Sau đó, Phelps lại có thêm tấm HCV thứ 3 khi góp mặt tại chung kết tiếp sức 4x200m tự do. Anh tiếp tục đem về chiến thắng cho ĐT bơi lội Mỹ với tổng thời gian 7 phút 0,66 giây, nhanh hơn tới gần 2,5 giây so với các VĐV đến từ Vương Quốc Anh.
Như vậy, Phelps đã nâng tổng số huy chương mà anh giành được tại các kỳ Olympic lên con số 25, trong đó có 21 HCV. Thành tích của Phelps vẫn có thể được nối dài trong những ngày tới khi anh còn 2 nội dung chưa thi đấu là 200m tự do và 100m bướm.
Nhờ những tấm HCV của Phelps, đoàn thể thao Mỹ đang tiếp tục ngự trị ngôi đầu trong bảng xếp hạng huy chương. Trong khi đó, đoàn TTVN đang xếp ở vị trí thứ 19 với tấm HCV duy nhất của xạ thủ Hoàng Xuân Vinh.
5 đoàn thể thao có thành tích tốt nhất ở Olympic Rio 2016
| STT | Đoàn | HCV | HCB | HCĐ | Tổng số huy chương |
| 1 | Mỹ | 9 | 8 | 9 | 26 |
| 2 | Trung Quốc | 8 | 3 | 6 | 17 |
| 3 | Hungary | 4 | 1 | 1 | 6 |
| 4 | Australia | 4 | 0 | 5 | 9 |
| 5 | Nga | 3 | 6 | 3 | 12 |
| 19 | Việt Nam | 1 | 0 | 0 | 1 |
