Phelps, que no tenía previsto nadar en la segunda jornada, finalmente saltó a la piscina del Centro Acuático de Río para sumar a la causa del relevo. El tiburón de Baltimore, que nadó el segundo 100, no defraudó en la primera oportunidad que dispuso para seguir haciendo historia.
Caeleb Dressel, Ryan Held y Nathan Adrian --junto a Phelps-- formaron un equipo que volvió a recuperar el trono en el relevo libre en detrimento de los franceses, vigentes campeones olímpicos. Los galos llevaron la iniciativa durante buena parte de la prueba.