Skriv en fortsættelse til dette afsnit - I juni 2021 kvalificerede hun sig til at repræsentere Canada ved Sommer-OL 2020 i Tokyo. Mac Neil deltog først som en del af det canadiske hold til 4 × 100 m freestyle stafette, hvor han erstattede Ruck til finalen og svømmede en 53,47 sekunders splittelse for at hjælpe med at tage sølvmedaljen, Mac Neils første olympiske medalje. Dagen efter deltog Mac Neil i finalen i 100 m sommerfugl
Han vandt guldmedaljen med en margin på 0,05 sekunder over Kinas Zhang Yufei, og satte en ny personlig rekord og Amerikas rekord på 55,59. Hun var den første canadiske guldmedaljevinder i Tokyo i 2020. Mac Neil bærer briller og har ikke kontaktlinser eller receptpligtige beskyttelsesbriller, derfor kan hun ikke se sine resultater med det samme, og det tog hende et par sekunder at fokusere på resultattavlen for at indse, at hun vandt guld. Kameraerne fokuserede på hendes blinking ved resultattavlen, og hun sagde efter det: "Jeg prøvede bare at blinke og se, hvor jeg kom hen. Jeg hørte mit navn blive kaldt, så jeg vidste, at jeg må have gjort noget godt". Mac Neils sidste begivenhed var 4 × 100 m medley-stafet, hvor hun postede en tid på 55,27 i hendes ben af stafetten, og det canadiske hold vandt bronzemedaljen, Mac Neils tredje af OL.