Se presentó en los Juegos Olímpicos de 2000 en Sídney como el más joven nadador masculino con 15 años de edad. Aunque no obtuvo medallas en los Juegos Olímpicos del año 2000, Phelps pronto se hizo un nombre en la natación. Cinco meses después de Sídney, Phelps mejoró la plusmarca mundial de 200 metros mariposa y después volvió a mejorar su propio registro en los Campeonatos del Mundo de Fukuoka, Japón (1:54,58). En los Campeonatos Nacionales de 2002 en Fort Lauderdale, Florida (Estados Unidos), Phelps también batió la plusmarca mundial de 400 metros estilos y las marcas nacionales de 100 metros mariposa y 200 metros estilos. En 2003, Phelps batió su propia marca mundial de 400 metros estilos (4:09,09) y en junio, la marca mundial de 200 metros estilos (1:56,04). Continuó en julio de 2004, mejorando de nuevo su marca mundial de 400 metros estilos (4:08,41) durante los Trials para los Juegos Olímpicos de 2004. Phelps ganó 6 medallas de oro y 2 de bronce en 2004 luego de competir en 8 pruebas: 100m y 200m mariposa, 200m libres, 200m y 400m estilos, 4x100m libres, 4x200m libres y 4x100m estilos. Phelps posee 4 marcas mundiales participando individualmente y 3 marcas mundiales en relevos: Pekín 2008, 200 m estilos (1:54,23) Pekín 2008, 200 m mariposa (1:52,03) Pekín 2008, 200 m libre (1:42,96) Pekín 2008, 400 m estilos (4:03,84) Pekín 2008, 4 x 100 m estilos (3:29,34) junto a Aaron Peirsol, Brendan Hansen y Jason Lezak. Pekín 2008, 4 x 100 m libre (3:08,24) junto a Garrett Weber-Gale, Cullen Jones y Jason Lezak. Pekín 2008, 4x200 m libre (6:58,56) junto a Ryan Lochte, Ricky Berens y Peter Vanderkaay. Pekín 2008 Phelps ha logrado el reto de obtener 8 medallas de oro en los Juegos Olímpicos de Pekín 2008. Ha conseguido 14 medallas de oro olímpicas (Atenas 2004 y Pekín 2008), llegando a ser considerado el mejor nadador de la historia. Según un estudio de ESIrg (Economics, Sport and Intangibles) de la Universidad de Navarra, Michael Phelps es ya el rey mediático de los Juegos Olímpicos de Pekín 2008, por el número de noticias generadas en todo el mundo, tras la consecución de sus tres primeras medallas de oro.