Dzień później, w finale tej konkurencji pobiła rekord świata, przepływając 800 m w 8:04,79. Ledecky startowała także w konkurencji sztafet w stylu dowolnym. Na dystansie 4 × 200 m kraulem zdobyła złoto, a w sztafecie 4 × 100 m wywalczyła srebrny medal.
Ledecky jest drugą pływaczką w historii igrzysk olimpijskich, która wygrała na jednych igrzyskach konkurencje 200, 400 i 800 m stylem dowolnym. Wcześniej dokonała tego Amerykanka Debbie Meyer podczas igrzysk olimpijskich w Meksyku w 1968 roku.
2017 Na mistrzostwach świata w Budapeszcie zdobyła sześć medali. Pierwszego dnia mistrzostw okazała się najlepsza na dystansie 400 m stylem dowolnym, poprawiając z czasem 3:58,34 rekord mistrzostw ustanowiony przez nią kilka godzin wcześniej w eliminacjach. Kolejne złote medale wywalczyła w konkurencjach 800 i 1500 m kraulem oraz w sztafetach kobiet 4 × 100 i 4 × 200 m stylem dowolnym. Na 200 m stylem dowolnym zajęła drugie miejsce ex aequo z Australijką Emmą McKeon. Obie pływaczki uzyskały czas 1:55,18.