Lengkepan kalimah di handap ieu: Sanggeusna, Cielo indit ka Olimpiade Usum Panas 2008 di Beijing, di mana anjeunna megatkeun catetan Amérika dina 4 × 100 méter gaya bébas, kalayan waktu 47.91 detik. Sanajan tim Brasil didiskualifikasi, rékor Cielo diidinan tetep. Dina
100 méter gaya bébas, Cielo lolos ka final, nyokot tempat kadalapan dina heats, kalayan waktu 48.07 detik. Cielo unggul dina bagian awal semifinal kahiji, nyieun giliranana di tempat kadua, dina 22.62 detik, tapi réngsé kalima. Dina final, Cielo ngadopsi taktik anu béda, ngahurungkeun katilu, langkung laun (22,74 detik) tibatan di semifinal, sareng ngahémat énergi pikeun finish, anu nyababkeun anjeunna meunang medali perunggu sareng ngarobih rékor Amérika Kidul kalayan waktos 47.67 detik (diikat sareng perenang Amérika Jason Lezak). Alain Bernard meunang medali emas jeung Eamon Sullivan meunang perak. Teu lila sanggeus meunang medali perunggu, Cielo méré pernyataan ka pers Brasil, nyebutkeun categorically: "Ayeuna kuring bade meunang 50m". Dina acara 50 méter gaya bébas, Cielo netepkeun rékor Olimpiade, anu ditetepkeun ku Alexander Popov dina Olimpiade Usum Panas 1992, nalika panas (21.47 detik, nyaruakeun rékor Garrett Weber-Gale di Amérika) sareng di semifinal (21.34 detik). Manéhna nurunkeun ieu salajengna dina final, deui megatkeun catetan Olimpiade jeung waktu 21.30 detik, unggul medali emas jeung kurang catetan dunya ku 0.02 detik. Kalayan ieu, anjeunna janten juara renang Olimpiade Brasil anu munggaran. Nepi ka emas Olimpiade Cielo, hasil ngojay Olimpiade Brasil anu pangalusna geus dihasilkeun ku Ricardo Prado, anu meunang medali pérak dina 400-méter medley individu di Olimpiade Usum Panas 1984, sarta saméméhna Gustavo Borges, anu meunang medali pérak dina 100 méter gaya bébas di Olimpiade Usum Panas 1992 jeung dina 200 méter gaya bébas di Olimpiade Usum Panas 1996.