Med seieren sikret Phelps seg sin sjuende gullmedalje i Beijing-OL og tangerte dermed Mark Spitz rekord fra OL i München i 1972.
23-åringen måtte slite for sitt sjuende gull og vant med knappest mulig margin på tiden 50,58.
Etter å ha ligget bak i feltet, så det ikke ut til at det skulle gå veien for Phelps, men han knep likevel seieren med ett hundredel foran serbiske Milorad Cavic da han gamblet og tok et siste tak idet Cavic grep etter veggen.
(Artikkelen fortsetter under bildet)
- Jeg trodde faktisk jeg hadde tapt løpet der og da. Men jeg tror det var forskjellen til slutt. Det gjorde vondt de siste ti meterne. Det var mitt siste individuelle løp, og jeg ville avslutte så sterkt som mulig, sa Phelps etter seieren.
Serbia leverte inn en formell protest etter at Phelps ble utropt som vinner foran Cavic, men protesten ble avvist.
Andrew Lauterstein tok bronsemedaljen.
Seieren på 100 meter butterfly var første gang på de sju øvelsene Phelps har vunnet, at han ikke satte verdensrekord i OL-bassenget.
Michael Phelps har som mål under lekene i Beijing å ta ett gull mer enn det Spitz' sju gullmedaljer under OL i 1972.
Han er nå oppe i 13 OL-gull i karrieren.