費爾普斯在雅典與北京奧運都在這個項目奪金，這次以1分54秒27優異表現，讓同胞好手兼世界錦標賽冠軍洛克特（Ryan Lochte）以1分54秒9撈到亞軍，匈牙利的塞赫（Laszlo Cseh）1分56秒22摘銅。
這項勝利讓費爾普斯的奧運金牌數增加到16面，生涯奧運獎牌總數20面。
雖然這是費爾普斯在倫奧第2面金牌，但他沒有振臂慶祝，反而是靜靜帶著滿足的微笑。他的母親與姊妹在看台上歡呼喝采。
史上只有2位泳將連續3屆奧運在同一個項目奪冠，分別是澳洲的佛瑞塞（Dawn Fraser），她在1956、1960及1964年在100公尺自由式都拿下第一名；還有匈牙利的艾蓋爾賽吉（Krisztina Egerszegi），她在1988、1992與1996年都摘下200公尺仰式金牌。
數代最佳的男子游泳選手都達不到這項成就，直到費爾普斯。他在倫敦奧運共有4次機會可以完成單項3連霸的豐功偉績。
費爾普斯在400公尺個人混合式只拿到第4名；在他最愛的200公尺蝶式，原本可望完成這項成就，但在最後階段被南非名將利克羅斯（Chad le Clos）給超越。
費爾普斯還有100公尺蝶式比賽，他是以第2快的成績游進準決賽。