W tym samym roku, po Igrzyskach w Atenach, przeniósł się do Ann Arbor, gdzie rozpoczął treningi na Uniwersytecie Michigan w sekcji Club Wolverine.
Phelps wystąpił także na mistrzostwa świata na długim basenie w 2005, rozgrywanych w Montrealu. W Kanadzie zdobył 5 medali: 4 złote i 1 srebrny.
Po raz czwarty wystąpił na mistrzostwach świata na długim basenie w 2007 roku w Melbourne. Wówczas 22-letni Michael zdobył 7 złotych medali, pobił także 5 rekordów świata (4 indywidualnie i 1 w sztafecie).
Po zakończeniu Igrzysk w Pekinie w 2008 został także olimpijczykiem wszech czasów. Za zdobycie 8 złotych medali producent strojów pływackich Speedo zapłacił mu wówczas premię w wysokości 1 000 000$. Phelps przystąpił do programu Project Believe, opracowanego przez USADA – Amerykańską Agencję Antydopingową, także do programu My Victory, który jest kampanią medialną, informująca młodzież o skutkach brania dopingu.
4 sierpnia 2012 roku zakończył karierę po wzięciu udziału w Igrzyskach w Londynie, jednakże w kwietniu 2014 wrócił do startów.
W 2016 roku wystartował na Igrzyskach w Rio de Janeiro odnosząc kolejne sukcesy.