Voltooi die volgende sin: By die 2016 Somer Olimpiese Spele het Sun die 200 meter vryslag met 'n tyd van 1:44.65 gewen, wat 0.55 sekondes voor die naaswenner Chad le Clos geëindig het. Dit was Sun se eerste groot internasionale titel in hierdie gebeurtenis, en hy het die eerste Chinese atleet geword wat 'n goue medalje in hierdie gebeurtenis gewen het. Hy het 'n silwermedalje in die 400 meter vryslag met 'n tyd van 3:41.68 gewen, wat 0.13 sekondes agter Mack Horton van Australië eindig. Sun was 16de in die kwalifiserende rondes van die
1500 meter vryslag, tydsberekening 15:01.97. Met sy goue medalje in die 200 meter vryslag en sy goue medaljes in die 400 en 1500 meter vryslag van die Olimpiese Somerspele in 2012, het Sun die eerste swemmer in die geskiedenis geword wat Olimpiese goue medaljes in die 200, 400 en 1500 meter vryslagtoernooie gewen het.