Kirjuta selle paragrahvi jätkamine - Kuna Klim on hiljuti kahe aasta jooksul vigastuse tõttu tagasi ja Callus on haige, sai Thorpe Austraaliast ainult kuuenda koha 4 × 100 m vabastiilis. 200 meetrit alustas van den Hoogenband uuesti kohe rünnates, jõudes 100 meetri märgile rohkem kui sekundit alla maailma rekordi jagunemisele, Thorpe poole keha pikkusega taga. Thorpe vähendas järk-järgult juhtimist enne van den Hoogenbandi möödumist viimasel 50 meetril, et võita " sajandi võidujooksu " poole keha pikkusega, olümpiamängude uuel rekordil 1 min 44,71 s. Pärast seda, kui Thorpe oli saavutanud selle, millest ta neli aastat varem ei suutnud, reageeris ta emotsionaalselt, rebis kohe oma mütsi maha, lõi õhku ja karjus. Järgmisel päeval lõppes Austraalia kuus aastat kestnud võit 4 × 200 m vabastiilis, kui Hackett, Klim ja Sprenger panid Thorpe'i viimasele etapile Kellerist 1,48 sekundit maha. Thorpe vähendas järk-järgult marginaali, kuid ei suutnud Kelleri mööda minna viimasel ringil, Ameerika Ühendriigid puudutasid 0,13 sekundit varem. Thorpe leidis end teisel pool tihedat tulemust, kui ta kvalifitseerus viimasena 100 m vabas stiilis
0,01 sekundi võrra. Ta võitis finaalis olümpiamängude ajaloos ainsana 100×200×400 kombinatsioonis meedali. Pärast Ateena olümpiamänge võttis Thorpe puhkepausi võistlus ujumisest, jättes 2005. aasta veevõistluste maailmameistrivõistlused vahele.