Боб Боумен схарактеризував Фелпса як "самотнього чоловіка" з "жорсткою зосередженістю" на плавальній доріжці перед початком запливу, однак далі як "чоловіка, який робить усе для успіху людей, про яких дбає". Боумен твердить, що Фелпс "неймовірно чуйний", пригадуючи як той після тренувань спілкувався з дітьми.
Фелпс одружений з колишньою Міс Каліфорнія США Ніколь Джонсон. Вони таємно побралися 13 червня 2016 року, про що повідомили громадськості лише через чотири місяці. Вони познайомилися 2007 року на врученні ESPY Award, розійшлися 2008 року, потім знову зійшлися, але знову розійшлися 2010-го. 2012 року вони почали миритися і зрештою в лютому 2015 року заручилися. Разом мають четверо синів. Родина живе в Парадайс-Вейлі (штат Аризона), де Фелпс на волонтерських засадах допомагає Боумену тренувати команду з плавання Arizona State Sun Devils.
Підлітком Фелпс обожнював австралійського плавця Яна Торпа і створив свій імідж за зразком Торпа. Спочатку Торп казав, що Фелпс навряд чи виграє вісім золотих медалей на літніх Олімпійських іграх 2008 в Пекіні. Фелпс використав ці слова як мотивацію і під час Ігор приклеїв їх до своєї шафки. Торп був на трибунах під час естафети 4×100 метрів комплексним плаванням, де Фелпс здобув восьму золоту медаль. Коли Фелпс і його товариші по команді вибороли золото, Торп поцілував матір Фелпса, а потім потиснув руку й обійняв самого Фелпса. Опісля Торп сказав: «Я справді пишаюся ним не лише тому, що він виграв вісім золотих медалей. А радше тому, як він виріс і змужнів у велику людину. Ніколи в житті я не почувався таким щасливим, коли мені довели, що я помилявся».
Ще одним своїм спортивним кумиром Фелпс називав Майкла Джордана і твердив, що «той змінив спортивний баскетбол». А ще Фелпс вболіває за Балтимор Рейвенс і ствердив, що віднайшов мету життя та бажання взяти участь у літніх Олімпійських іграх 2016 року саме після того, як звернувся за порадою до Рея Льюїса.
У січні 2018 року Фелпс зізнався, що страждав і від синдрому порушення активности та уваги, і від депресії, а після Олімпійських ігор 2012 навіть подумував про самогубство.