Родился 30 июня 1985 г. в Балтиморе (штат Мэриленд, США).
В детстве у мальчика был диагностирован синдром дефицита внимания, поэтому родители, которые сами занимались плаванием, отдали сына в возрасте семи лет в престижный плавательный клуб "Норд-Балтимор" (North Baltimore). С 11 лет Фелпс занимается под руководством тренера Боба Боумана.
В 2000 г. Майкл Фелпс в возрасте 15 лет дебютировал на Олимпийских играх в Сиднее, где занял пятое место в заплыве баттерфляем на 200 м. В следующем году на чемпионате мира по водным видам спорта в Фукуоке (Япония) на аналогичной дистанции Фелпс стал чемпионом с мировым рекордом.
Первую золотую медаль Олимпийских игр Майкл Фелпс завоевал 14 августа 2004 г. в Афинах (Греция). Он установил мировой рекорд на дистанции 400 м комплексным плаванием. Всего на летних Играх 2004 г. Фелпс выиграл шесть золотых и две бронзовые награды.
В 2008 г. на Олимпийских играх в Пекине (Китай) Фелпс побил рекорд по количеству золотых медалей, выигранных на одной Олимпиаде. Ранее высшее достижение принадлежало американскому пловцу Марку Спитцу, выигравшему на Олимпийских играх в Мюнхене в 1972 г. семь золотых наград. Фелпс стал в Китае обладателем восьми наград высшего достоинства.
Олимпийские игры в Лондоне в 2012 г. дополнили коллекцию Фелпса четырьмя золотыми и двумя серебряными медалями. Благодаря этому результату американец превзошел достижение советской гимнастки Ларисы Латыниной, обладательницы 18 олимпийских наград, и стал самым титулованным спортсменом в истории Олимпийских игр.
В 2016 г. на XXXI летних Олимпийских играх в Рио-де-Жанейро (Бразилия) Фелпс завоевал пять золотых медалей и одну серебряную награду.
На четырех Олимпиадах Майкл Фелпс выиграл 28 медалей: 23 золотые, 3 серебряные и 2 бронзовые.
Кроме этого, американец является многократным чемпионом мира и Панамериканских игр. За свою карьеру пловец установил 39 мировых рекордов, шесть из них на август 2016 г. являются действующими.
Также Фелпс неоднократно становился лауреатом спортивных премий, он семь раз признавался лучшим пловцом мира по версии журнала Swimming World Magazine и один раз (2012) - по версии Международной федерации плавания (награда была учреждена в 2010 г.).
После завершения Игр в Лондоне Майкл Фелпс заявил об уходе из спорта, однако в апреле 2014 г. возобновил карьеру. В октябре 2014 г. спортсмен был дисквалифицирован на шесть месяцев Федерацией плавания США за вождение в нетрезвом виде. Также его отстранили от участия в чемпионате мира по водным видам спорта, который пройдет в Казани в 2015 г.
Майкл Фелпс известен под прозвищем "Балтиморская пуля" (Baltimore Bullet). Многие специалисты связывают успехи спортсмена с особенностями строения его тела. Рост Фелпса составляет 193 см, пловец имеет длинный корпус и непропорционально короткие ноги. Размах его рук равняется 203 см. В честь Фелпса в его родном городе в 2004 г. была названа одна из улиц.
В 2008 г. спортсмен основал благотворительный фонд Michael Phelps Foundation, занимающийся популяризацией плавания и здорового образа жизни.
В феврале 2015 г. обручился с моделью Николь Джонсон, победительницей конкурса красоты "Мисс Калифорния" в 2010 г.