W 2013 roku podczas mistrzostw świata juniorów zdobył sześć medali, w tym złoto na dystansie 100 m stylem dowolnym, gdzie z czasem 48,97 ustanowił nowy rekord mistrzostw[4].
W sierpniu podczas mistrzostw Pacyfiku w Tokio zdobył pięć medali. Indywidualnie zwyciężył na dystansie 100 m stylem motylkowym, czasem 50,75 s poprawiając rekord zawodów. W konkurencji 50 m stylem dowolnym był drugi z czasem 21,93. Na dystansie dwukrotnie dłuższym zajął drugie miejsce ex aequo z Australijczykiem Jackiem Cartwrightem (48,22). Dressel zdobył również złoto w męskiej sztafecie 4 × 100 m stylem zmiennym oraz brąz w sztafecie mieszanej 4 × 100 m stylem zmiennym[4].
Cztery miesiące później na mistrzostwach świata na krótkim basenie w Hangzhou wywalczył dziewięć medali. Pierwszego dnia zawodów wraz z Blakiem Pieronim, Michaelem Chadwickiem i Ryanem Heldem zwyciężył w sztafecie 4 × 100 m stylem dowolnym. Amerykanie czasem 3:03,03 pobili także rekord świata, a Dressel na pierwszej zmianie sztafety ustanowił nowy rekord Stanów Zjednoczonych (45,66)[14]. Następnego dnia zdobył złoty medal w sztafecie mieszanej 4 × 50 m stylem dowolnym, w której Amerykanie poprawili rekord globu[15]. Kolejnego dnia mistrzostw wywalczył srebro na dystansie 100 m stylem motylkowym, uzyskawszy czas 48,71[16]. Wraz z Olivią Smoligą, Michaelem Andrew i Kelsi Dahlią zwyciężył także w sztafecie 4 × 50 m stylem zmiennym. Sztafeta amerykańska ustanowiła również nowy rekord świata[17]. Czwartego dnia zawodów Dressel z czasem 20,54 zdobył srebrny medal w konkurencji 50 m stylem dowolnym[18]. Wywalczył także złoto w męskiej sztafecie 4 × 50 m stylem dowolnym, a na jej pierwszej zmianie z czasem 20,43 pobił rekord Stanów Zjednoczonych na dystansie 50 m stylem dowolnym. Dzień później płynął w sztafecie 4 × 50 m stylem zmiennym, która w finale zajęła drugie miejsce. Ostatniego dnia mistrzostw zdobył swoje pierwsze indywidualne złoto w konkurencji 100 m stylem dowolnym, z czasem 45,62 poprawiając jednocześnie własny rekord kraju, który ustanowił kilka dni wcześniej. Zwyciężył także w sztafecie 4 × 100 m stylem zmiennym, w której Amerykanie pobili rekord zawodów[4][19].
2019
W lipcu podczas mistrzostw świata w Gwangju zdobył osiem medali, w tym sześć złotych. Pierwszego dnia mistrzostw zwyciężył w sztafecie 4 × 100 m stylem dowolnym, w której Amerykanie pobili rekord zawodów[20]. Następnego dnia zdobył złoty medal w konkurencji 50 m stylem motylkowym i ustanowił jednocześnie nowy rekord obu Ameryk (22,35). Czwartego dnia zawodów wywalczył srebro w sztafecie mieszanej 4 × 100 m stylem zmiennym[4]. Następnego dnia obronił tytuł mistrza świata na dystansie 100 m stylem dowolnym, uzyskawszy czas 46,96. Dressel poprawił tym samym rekord swojego kraju. Był to jednocześnie trzeci wynik w historii oraz najlepszy rezultat uzyskany w stroju tekstylnym[21]. Szóstego dnia mistrzostw w półfinale 100 m stylem motylkowym czasem 49,50 pobił rekord świata, a dzień później zwyciężył w tej konkurencji z czasem 49,66[4]. Tego samego dnia zdobył także złote medale na dystansie 50 m stylem dowolnym, gdzie z czasem 21,04 ustanowił nowe rekordy mistrzostw i swojego kraju[22], oraz w sztafecie mieszanej 4 × 100 m stylem dowolnym, w której wraz z Zachiem Apple, Mallory Comerford i Simone Manuel ustanowił nowy rekord świata. Ostatniego dnia zawodów wywalczył srebro w sztafecie 4 × 100 m stylem zmiennym[4]. Dressel stał się tym samym pierwszym zawodnikiem w historii, który na mistrzostwach świata na długim basenie zdobył osiem medali[23].
20 grudnia podczas zawodów Międzynarodowej Ligi Pływackiej w Las Vegas z czasem 20,24 pobił rekord świata na dystansie 50 m stylem dowolnym na basenie 25-metrowym[24].
