Cinq médailles pour Léon Marchand durant les Jeux olympiques de Paris 2024.  Quatre d’or, sur le 200 m 4 nages, le 200 m brasse, le 200 m papillon et le 400 m 4 nages, sans oublier sa breloque en bronze récoltée sur le relais 4 x 100 m 4 nages avec ses collègues de l’équipe de France. Une véritable razzia pour le jeune toulousain de vingt-deux ans qui s’est révélé aux yeux du monde. 

Depuis 2022, il détient les records de France du 200 mètres quatre nages, du 200 mètres papillon, du 200 mètres brasse et, depuis 2019, le record de France du 400 m quatre nages. La même année, il devient champion du monde et recordman d'Europe du 400 m quatre nages, champion du monde du 200 m quatre nages et vice-champion du monde du 200 m papillon.

Lors des championnats du monde de natation 2023 qui se déroule à Fukuoka, au Japon, il conserve ses titres sur le 400 m quatre nages en battant, en 4 min 2 s 50, le record du monde de l'Américain Michael Phelps, puis sur le 200 m quatre nages, battant le record d'Europe du Hongrois László Cseh en 1 min 54 s 82. Il s'impose également sur le 200 m papillon. Il est le premier nageur français à s'adjuger trois titres individuels dans les mêmes mondiaux et à gagner cinq médailles d'or en tout.