Révélé à 14 ans, il devient le plus jeune athlète de l'histoire à représenter l'Australie en compétition internationale et sa victoire sur 400 m nage libre quelques mois plus tard, lors des Championnats du monde de 1998, le consacre plus jeune champion du monde de l'histoire. Après cela, Thorpe domine l'épreuve du 400 m nage libre, remportant l'or à chaque reprise lors des Jeux olympiques, des Mondiaux, des Jeux du Commonwealth ou des Championnats pan-pacifiques auxquels il participe jusqu'à son retrait de la compétition en 2004. En plus de ses 17 records du monde individuels, dont 13 en grand bassin, il faut ajouter six autres records du monde en relais. Lors des Jeux olympiques de 2004, il devient le premier nageur montant sur le podium des 100, 200 et 400 m nage libre.

Après cette dernière compétition, il prend une année sabbatique et programme à 2006 sa rentrée sportive. Toutefois, en raison d'une mononucléose, il doit abandonner sa préparation et annonce son retrait définitif de la compétition le 21 novembre 2006, à l'âge de 24 ans, arguant d'une baisse de motivation.

Lors des Jeux olympiques d'été de 1932 disputés à Los Angeles, des réclamations sont déposées contre l'Australienne Clare Dennis, vainqueur du 200 mètres brasse, car sa tenue, jugée « inappropriée », laisse apparaître ses épaules.

L'Américain Rick DeMont fut le premier nageur disqualifié en raison d'un contrôle antidopage positif aux Jeux olympiques. C'était en 1972 à Munich. Le nageur âgé de 16 ans s'était alors vu retirer sa victoire au 400 m nage libre.