開始職業游泳生涯：

2000年，15歲的菲爾普斯首次參加了美國奧林匹克選拔賽，後被選中，作為美國68年來最年輕的奧運游泳選手參加了悉尼奧運會，獲得200米蝶泳的第5名。

比賽剛一結束，教練鮑曼就立刻讓菲爾普斯繼續訓練。2001年，在美國國內舉行的一次游泳比賽上，16歲的菲爾普斯打破了200米蝶泳世界紀錄。同年，他在福岡世錦賽上贏得了職業生涯中第一個世界冠軍頭銜。此時鮑曼為菲爾普斯制定了一份魔鬼訓練計劃：每天早上5點起床，一天訓練兩次，每週訓練6～7天，加起來每週至少要遊8萬米。為了讓他專心訓練，鮑曼有意不讓他接觸社會，禁止他參加任何派對或者商業活動。
在2003年巴塞羅那世界游泳錦標賽期間，他獲得6塊獎牌，創造了5項世界紀錄 ，其中100米蝶泳和200米個人混合泳的兩項新紀錄是在同一天創下的。同時，他被評為2003年度世界最佳男子游泳運動員。

2004年雅典奧運會，菲爾普斯奪得男子200米、400米個人混合泳，100米、200米蝶泳，4×200米自由泳接力和4×100米混合泳接力6枚金牌，以及200米自由泳和4×100米自由泳接力2枚銅牌。與此同時，鮑曼也改變訓練計劃，開始對菲爾普斯進行陸上力量訓練。除了大力改進蛙泳技術外，鮑曼尤其重視訓練菲爾普斯的腿部力量。同年年末，19歲的菲爾普斯在《體育畫報》記者布萊恩的協助下，完成了他的第一部自傳《水面之下》。

2008年8月10日，男子400米混合泳，菲爾普斯以4分03秒84打破世界紀錄，並奪取該屆奧運會個人首金。8月11日，男子4×100米自由泳接力，決賽美國隊的第一棒就是由菲爾普斯擔任，最終美國隊以3分12秒23改寫世界紀錄。8月12日，男子200米自由泳，菲爾普斯以1分42秒96打破世界紀錄並奪取金牌。8月13日，菲爾普斯1分52秒03奪取本屆奧運會第四金並打破世界紀錄。8月13日，菲爾普斯奪得200米蝶泳冠軍之後不久，就帶領美國隊奪得男子4×200米自由泳接力金牌，並以6分58秒56打破世界紀錄，菲爾普斯收穫個人本屆奧運會第五金。8月15日，男子200米混合泳決賽，菲爾普斯以1分54秒23打破世界紀錄並奪取個人本屆奧運會第六金。8月16日，男子100米蝶泳，菲爾普斯以50秒58獲得冠軍。8月17日，男子4×100米混合泳接力，美國隊以3分29秒34奪冠並打破世界紀錄，菲爾普斯收穫個人該屆奧運會第八枚金牌，超越施皮茨成為單屆奧運會奪取金牌最多的選手。

2009年世錦賽，7月27日，男子4x100自由泳接力決賽，美國隊以3分09秒21的成績打破世錦賽紀錄同時摘得金牌，菲爾普斯獲得該屆世錦賽個人首枚金牌。7月29日，在男子200米自由泳決賽中，菲爾普斯以1分43秒22獲得銀牌。7月30日，200米蝶泳，菲爾普斯以1分51秒51的成績獲得冠軍，並打破世界紀錄。8月1日，在男子4x200自由泳接力決賽中，美國隊以6分58秒55的成績奪冠，並打破世界紀錄，菲爾普斯獲得該屆世錦賽第三金。8月2日，在男子100米蝶泳比賽中，菲爾普斯以49秒82的成績奪冠。8月3日，8月3日在最後一個項目男子4x100米混合泳接力的決賽中，菲爾普斯領銜的美國隊以3分27秒58的成績破世界紀錄摘金。

2011年7月27日，世錦賽男子200米蝶泳項目，菲爾普斯以1分53秒34的好成績收穫一枚金牌。

2012年奧運會，7月29日，菲爾普斯以4分9秒28的成績獲得第四名。7月30日，美國隊以0.45秒的劣勢屈居亞軍。8月1日，在200米蝶泳決賽中，菲爾普斯獲得銀牌。8月1日，男子4x200米自由泳接力決賽中，菲爾普斯第四棒率領美國隊以6分59秒70奪冠。8月3日，男子200米混合泳決賽中，菲爾普斯以1分54秒27的成績獲得金牌。8月4日，在倫敦水上運動中心男子100米蝶泳決賽，菲爾普斯以51秒21奪冠。8月5日，美國隊的成績是3分29秒35，菲爾普斯拿到倫敦奧運會上的第四枚金牌，這是他拿到的第22枚奧運獎牌，第18枚金牌，超越前蘇聯體操名宿拉蒂尼娜所保持的18枚奧運獎牌的紀錄，成為奧運歷史上獲得獎牌及金牌最多的運動員。

2012年8月4日，菲爾普斯選擇退役。