Na igrzyskach olimpijskich w Rio de Janeiro otrzymał złoty medal na dystansie 200 m stylem dowolnym i otrzymał srebrny medal na dystansie 400 m w tym samym stylu. Wielce zaskakująco, jak na posiadacza wielu medali nie zakwalifikował się do finału konkurencji 1500 m stylem dowolnym i osiągnął w eliminacjach 16. miejsce.
W latach 2010-2018 zdobył dziewięć złotych medali igrzysk azjatyckich (na igrzyskach w 2010 dwa, na igrzyskach w 2014 trzy, natomiast na igrzyskach w 2018 zdobył cztery tytuły mistrzowskie).
Doping wydolnościowy W maju 2014 roku został zdyskwalifikowany na trzy miesiące, kiedy w jego organizmie wykryto trimetazydynę, która została dodana do listy zakazanych środków dopingujących z początkiem 2014 roku. Sun twierdził, że trimetazydynę przepisał mu lekarz, aby leczyć palpitacje i przyjmował ją od 2008 roku. Pływak powiedział również, że nie wiedział o tym, że substancja została zakazana. O zawieszeniu zawodnika Chińska Agencja Antydopingowa poinformowała po zakończeniu okresu dyskwalifikacji.