Legszorosabb versenye a 100 méteres gyorsúszás volt, amelynek előfutamában és középdöntőjében is megverte a címvédő és világcsúcstartó ausztrál Mike Welden. Spitz győzelmi sorozatának tökéletessége érdekében komolyan fontolgatta, hogy nem indul el a döntőben, de edzője büszkeségére hatva meggyőzte:
nem hagyhatja, hogy más legyen a világ leggyorsabb embere.
A felpaprikázott Spitz egy másodperccel javította meg a világcsúcsot, Wenden pedig csak ötödik lett.
Spitz ezzel sporttörténelmi tettet vitt végbe, 2008-ig az egyetlen maradt, aki egy olimpián hét aranyérmet nyert, e téren a pekingi olimpián Michael Phelps nyolc arannyal előzte meg. Ikonikus képe, amely a híres bajusszal és hét aranyéremmel a nyakában ábrázolta, több mint egymillió példányban kelt el. Bajszát a legenda szerint ugyancsak büszkeségből növesztette meg: egyik edzője azt mondta neki, hogy erre nem képes, négy hónap múlva ott virított s szőrzet ajka fölött. A müncheni olimpia előtt le akarta borotválni, de a versenyek előtt egy szovjet edző megjegyzést tett rá. Spitz azzal vágta ki magát, hogy a bajusz segít elterelni a vizet szája elől - az olimpia után sok úszó növesztett bajszot...
A müncheni játékokat beárnyékolta a Fekete Szeptember palesztin terrorszervezet tizenegy izraeli sportoló életét követelő akciója.