在2009年世锦赛男子4x200自由泳接力决赛中，美国队派出了菲尔普斯作为第一棒出场，而德国队则派出了黑马比德尔曼，两人再次复制首日比赛的跌峰对决。由于菲尔普斯在前面参加了100米蝶泳的半决赛，所以体能受到了一点影响，从一出发开始就处于落后，反观比德尔曼，他越游越快，以1分42秒81的成绩率先交接，而他的这一成绩也打破了他几天前刚刚创造的200米自由泳世界纪录。美国队菲尔普斯则以0.68秒紧随其后，位列第二。

第二棒是比赛的转折点之一，美国队发挥出色，在第二棒前100米过后就反超了德国队，位居首位，3分28秒62，美国队以1.84秒的优势率先完成，德国队则继续保持第二的位置。

第三棒比赛，美国队继续扩大领先优势，曾经一度将对手拉下5米之多，而在这时，北京奥运会亚军俄罗斯队也慢慢后来居上，超过德国队跃升第二位，德国队排名第三。

最后一棒的比赛，美国队与俄罗斯队展开了巅峰对决，特别是在最后50米，美国名将罗切特发挥出良好的冲刺能力，没有让俄罗斯队反超。最终，美国队以6分58秒55的成绩摘得金牌，同时，这一成绩也以百分之一秒打破了北京奥运会创造的世界纪录。俄罗斯队以6分59秒15摘得铜牌；澳大利亚队凭借最后一棒的出色发挥，以7分1秒65的成绩排名第三，日本队名列第四。