Viết tiếp cho đoạn này - Vào ngày 29 tháng 7, Johnson đã dễ dàng giành được danh hiệu Olympic 400 m với thời gian kỷ lục Olympic 43,49 giây, 0,92 giây trước Roger Black của Vương quốc Anh. Tại trận chung kết 200 m vào ngày 1 tháng 8, Johnson đã chạy 100 mét mở màn trong 10,12 giây và hoàn thành cuộc đua trong thời gian kỷ lục thế giới là 19,32 giây, phá vỡ hơn ba phần mười giây kỷ lục trước đó mà anh đã thiết lập trong Thử nghiệm Olympic Hoa Kỳ, trên cùng một đường đua một tháng trước đó - sự cải thiện lớn nhất từ trước đến nay trên kỷ lục thế giới 200 m. Một số nhà bình luận đã so sánh màn trình diễn này với cú nhảy dài phá kỷ lục của Bob Beamon tại Thế vận hội Mùa hè 1968 ở Mexico City. Trong cuộc đua, Johnson căng một cơ ở chân, khiến anh không thể giành được huy chương vàng thứ ba của Thế vận hội ở giải tiếp sức 4 × 400 m
khi Đội Hoa Kỳ tiếp tục giành huy chương vàng ngay cả khi không có anh ta.