Bei den Kurzbahnweltmeisterschaften 2012 gewann er in der gleichen Disziplin erneut die Bronzemedaille. Durch die Teilnahme an Vorläufen gewann er ebenfalls die Goldmedaille bei der 4 × 100-m-Lagenstaffel.
2015 nahm Murphy erstmals an den Schwimmweltmeisterschaften teil. Während er im Rückenschwimmen über 200 m den fünften Platz belegte, gewann er zwei Medaillen in 4 × 100-m-Lagenstaffelwettbewerben: Gold bei den Herren und Silber im Mixed-Wettbewerb.
Bei den Olympischen Spielen 2016 trat Murphy in drei Disziplinen an: 100 m Rücken, 200 m Rücken und 4 × 100-m-Lagenstaffel. In allen drei Disziplinen wurde er Olympiasieger. Bei seinem Sieg über 100 m Rücken am 9. August 2016 stellt er mit 51,97 s einen olympischen Rekord auf. Beim Staffelwettbewerb nahm Murphy nicht am Vorlauf teil. Im Finale am 14. August stellte er über 100 m Rücken mit 51,85 s einen neuen Weltrekord auf.[1] Die Staffel selbst (Murphy, Cody Miller, Michael Phelps und Nathan Adrian) stellte einen olympischen Rekord auf.
Bei den Schwimmweltmeisterschaften 2017 konnte Murphy seinen Titel in der Disziplin 4 × 100 m Lagen in der Staffel verteidigen. Mit der 4 × 100-m-Lagenstaffel im Mixed gewann er ebenfalls eine Goldmedaille. Im Rückenschwimmen gewann er Silber über 200 m und Bronze über 100 m. Bei den Kurzbahnweltmeisterschaften 2018 gewann Murphy drei Gold- und drei Silbermedaillen.
Bei den Olympischen Sommerspielen in Paris 2024 wurde Murphy in neuer Weltrekordzeit Olympiasieger mit der 4 × 100-m-Lagen-mixed-Staffel[2] und gewann Silber mit der 4 × 100-m-Lagenstaffel sowie Bronze über 100 Meter Rücken[3].
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