A 15 anys fou el component més jove de l’equip olímpic dels EUA a Sydney 2000 des del 1932, i l’any següent esdevingué el recordista més jove de la història, en la prova dels 200 m papallona. El 2001 aconseguí batre el seu primer rècord mundial en 200 m papallona, i fins al desembre del 2009 n'aconseguí fins a 39, 29 dels quals eren individuals (la majoria en les especialitats de papallona i estils, però també en la d’estil lliure) i 10 en relleus, de manera que superà àmpliament els 33 de Mark Spitz.
Després de les Olimpíades de Londres (agost del 2012) es va retirar de l’alta competició, mantenint els rècords de 400 m estils (4.03,84 min, 2008), 200 m papallona (1.51,51 min, 2009) i 100 m papallona (49,82 s, 2009), a més dels rècords mundials en 4 x 100 lliures (2009), 4 x 200 lliures (2009) i 4 x 100 estils (2009). A l'abril del 2014 anuncià que tornava a l'alta competició. A l'octubre d'aquell mateix any, la federacio nord-americana de natació el sancionà amb sis mesos de suspensió i no participar en els Mundials del 2015 per conduir sota els efectes de l'alcohol.
És considerat sovint el millor nedador de la història i, entre altres guardons, ha estat nomenat Nedador de l’any per la revista Swimming World els anys 2003, 2004, 2006, 2007, 2008 i 2009. L’any 2013 l’Acadèmia Laureus li atorgà un premi especial com a màxim medallista olímpic (22 en total, 18 de les quals eren d’or).
Palmarès de Michael Phelps
| Competició | Any | Medalla | Especialitat |
|---|---|---|---|
| Campionats del Món de Fukuoka (Japó) | 2001 | or | 200 m papallona |
| Campionats del Món de Barcelona (Catalunya) | 2003 | or | 200 m papallona |
| 200 m estils | |||
| 400 m estils | |||
| argent | 100 m papallona | ||
| 4 x 200 lliures | |||
| Jocs Olímpics d’Atenes | 2004 | or | 100 m papallona |
| 200 m papallona | |||
| 200 m estils | |||
| 400 m estils | |||
| 4 x 200 lliures | |||
| 4 x 100 lliures | |||
| bronze | 200 m lliures | ||
| 4 x 100 lliures | |||
| Campionats del Món de Mont-real (Canadà) | 2005 | or | 200 m estils |
| 200 m lliures | |||
| 4 x 100 lliures | |||
| 4 x 200 lliures | |||
| 4 x 100 estils | |||
| argent | 100 m papallona | ||
| Campionats del Món de Melbourne (Austràlia) | 2007 | or | 200 m lliures |
| 100 m papallona | |||
| 200 m papallona | |||
| 200 m estils | |||
| 400 m estils | |||
| 4 x 100 m lliures | |||
| 4 x 200 m lliures | |||
| Jocs Olímpics de Pequín | 2008 | or | 100 m papallona |
| 200 m papallona | |||
| 200 m estils | |||
| 400 m estils | |||
| 200 m lliures | |||
| 4 x 100 m lliures | |||
| 4 x 200 m lliures | |||
| 4 x 100 m estils | |||
| Campionats del Món de Roma | 2009 | or | 100 m papallona |
| 200 m papallona | |||
| 4 x 100 m lliures | |||
| 4 x 200 m lliures | |||
| 4 x 100 estils | |||
| argent | 200 m lliures | ||
| Campionats del Món de Xangai | 2011 | or | 100 m papallona |
| 200 m papallona | |||
| 4 x 200 m lliures | |||
| 4 x 100 estils | |||
| argent | 200 m lliures | ||
| 200 m estils | |||
| bronze | 4 x 100 m lliures | ||
| Jocs Olímpics de Londres | 2012 | or | 100 m papallona |
| 200 m estils | |||
| 4 x 200 m lliures | |||
| 4 x 200 m estils | |||
| argent | 200 m papallona | ||
| 4 x 100 m estils | |||
| Jocs Olímpics de Rio de Janeiro | 2016 | or | 200 m papallona |
| 200 m estils | |||
| 4x100 lliures | |||
| 4x200m lliures | |||
| 4x100 estils | |||
| argent | 100 m papallona |