Kirjoita jatko tämän kappaleen - Hänen toisessa tapahtumassaan 9. elokuuta 200 metrin perhosen, hänestä tuli ensimmäinen uimari historiassa, joka teki viisi loppukilpailua samassa tapahtumassa, kun hän oli viidenneksi vuonna 2000, ensimmäiseksi vuonna 2004 ja 2008, ja toiseksi vuonna 2012. (Federica Pellegrini olisi toinen uimari, joka tekee niin vuoden 2020 olympialaisissa.) Riossa hän voitti mestaruuden, jonka hän oli menettänyt Chad le Closille neljä vuotta aiemmin Lontoossa. Phelps totesi, että päätavoitteena hänen paluunsa aikana oli ollut voittaa tämä titteli takaisin. Kilpailun esi- ja finaaliottelu oli hyvin hypeillä Phelpsin ja Le Closin välisenä uusintaotteluna. Le Closin ja Phelpsin välinen suhde oli ollut ystävällinen vuonna 2012/13, mutta se heikkeni vuonna 2014, kun Phelps palasi eläkkeelle ja ehdotti, että nykyiset perhosiajat olivat hitaita. Le Closin varjo-ottelu, kun Phelps "loisti nurkassa", synnytti internet-meemin hashtagilla #PhelpsFace. Le Closin Wikipedia-elämäkerta jopa tuhottiin finaalin jälkeen. 31-vuotiaana voitto teki Phelpsistä paitsi vanhimman miesmestarin, myös vanhimman yksittäisen mestarin olympialaisten uintihistoriassa, rikkomalla Duke Kahanamokun vuonna 1920 ja Inge de Bruijnin vuonna 2004 asettamat ennätykset.
ja toisessa. Phelpsista tuli myös ensimmäinen uimari, joka voitti kultamitalin 12 vuoden välein. Anthony Ervin rikkoi molemmat ennätykset kolme päivää myöhemmin.