14 sierpnia 2016 roku zakończył definitywnie karierę pływacką.
Letnie Igrzyska Olimpijskie 2000
Na igrzyskach olimpijskich zadebiutował w Sydney w 2000 roku, mając zaledwie 15 lat i stając się tym samym najmłodszym reprezentantem olimpijskiej ekipy USA. Wystartował na dystansie 200 m stylem motylkowym, zajmując ostatecznie w wyścigu finałowym 5. miejsce.
Letnie Igrzyska Olimpijskie 2004
Po raz drugi na igrzyskach olimpijskich wystąpił w Atenach w 2004 roku. Miał wtedy 19 lat. W stolicy Grecji zdobył 8 medali: 6 złotych i 2 brązowe, ustanowił także rekord świata i 3 rekordy olimpijskie.
Letnie Igrzyska Olimpijskie 2008
Podczas Igrzysk Olimpijskich 2008 w Pekinie Michael Phelps przeszedł do historii, zdobywając 8 złotych medali. Phelps pobił rekord swojego rodaka Marka Spitza, który zdobył 7 złotych medali podczas Igrzysk Olimpijskich 1972 w Monachium. Tym samym dołączył do grona multimedalistów igrzysk olimpijskich, którzy zdobywali po 9 złotych medali: radzieckiej gimnastyczki Łarysy Łatyninej, amerykańskiego pływaka Marka Spitza, amerykańskiego lekkoatlety Carla Lewisa i fińskiego lekkoatlety Paavo Nurmiego.
Letnie Igrzyska Olimpijskie 2012