2021年9月，参加中华人民共和国第十四届运动会，在男子100米蛙泳项目中，以1分00秒25的成绩获得季军；在男子4×200米混合泳接力赛中，与邱子傲、王舟、罗达组成的上海队以8分01秒90的成绩获得季军；男子200米蛙泳，他以2分09秒01的成绩获得冠军；男子200米个人混合泳，以1分58秒63的成绩获得亚军。后在短池游泳世锦赛男子200米蛙泳比赛中，覃海洋以2分03秒48获得第5名。

2022年6月，覃海洋参加2022年世界游泳锦标赛，在男子200米混合泳预赛中，以1分59秒68小组第七，总排名第18被淘汰出局，无缘半决赛；男子200米蛙泳预赛，以2分13秒35排名第22，无缘决赛；男子4x100米混合泳接力决赛，覃海洋与汪顺、王长浩、潘展乐组成的中国队以3分34秒62的成绩获得第8名。

2022年10月，覃海洋参加2022年世界短池游泳锦标赛选拔赛，在男子100米蛙泳决赛中，以56秒31的成绩打破全国纪录夺冠；在男子200米混合泳决赛，以1分54秒51获得冠军；在男子50米蛙泳决赛，以26秒12的成绩打破全国纪录夺冠；男子200米蛙泳决赛中，以2分03秒28的成绩获得冠军。12月，他参加2022年世界短池游泳锦标赛，在男女混合4×50米混合泳接力预赛，与王谷开来、王一淳和吴卿风组成的中国队排名第7，晋级决赛；男子100米蛙泳决赛，以56秒33的成绩获得第四名；男子200米蛙泳决赛，以2分02秒22的成绩获得铜牌。男子4x50米混合泳接力预赛，与王谷开来、陈俊儿、王浩宇获得第8名，晋级决赛；男子50米蛙泳决赛，以25秒82的成绩获得第四名；男子4×100米混合泳接力预赛，与王谷开来、陈俊儿、潘展乐位列第7晋级。

2023年3月全国春季游泳锦标赛，覃海洋共参加四项游泳项目，分别以1分57秒68的成绩获得男子200米个人混合泳亚军、以58秒66的成绩获得男子100米蛙泳冠军、以2分07秒60的成绩获得男子200米蛙泳冠军、以26秒77的成绩获得50米蛙泳冠军。期间，在50米蛙泳预选赛以26秒63的成绩获得小组第一，并打破该项目亚洲纪录。

2023年5月的全国游泳冠军赛，覃海洋以1分57秒79获得男子200米混合泳亚军、以57秒93的成绩获得男子100米蛙泳冠军、以2分07秒55的成绩获得男子200米蛙泳冠军、以26秒72的成绩获得男子50米蛙泳亚军。其中男子100米蛙泳的57秒93刷新该项目亚洲纪录。

2023年7月，覃海洋参加国际泳联世界游泳锦标赛，在男子100米蛙泳决赛中，他以57秒69的成绩获得冠军，并打破该项目亚洲纪录。男子50米蛙泳半决赛，覃海洋以26秒20的成绩排名半决赛第1，刷新该项目亚洲纪录；决赛，他以26秒29的成绩获得冠军。后在男女4×100混合泳接力决赛中，与徐嘉余、张雨霏、程玉洁组成的中国队以3分38秒57的成绩获得冠军。男子200米蛙泳决赛，覃海洋以2分05秒48的成绩打破世界纪录夺冠，成为首位在同一届世锦赛包揽蛙泳3个项目金牌的运动员。男子4x100米混合泳决赛，与徐嘉余、王长浩、潘展乐组成的中国队以3分29秒00的成绩获得亚军。

2023年8月，覃海洋参加第31届世界大学生夏季运动会，他以58秒92的成绩获得男子100米蛙泳冠军，并在男女混合4×100米混合泳接力决赛中，与王谷开来、张雨霏、李冰洁组成的中国队以3分44秒02成绩获得冠军。男子200米蛙泳决赛，以2分08秒09的成绩获得冠军，并打破该项目赛会纪录。男子50米蛙泳预决赛，他均打破赛会纪录，最终以26秒53的成绩获得冠军。后与王谷开来、陈俊儿、林涛组成的中国队以3分32秒58的成绩获得男子4×100米混合泳接力冠军。

2023年9月，他参加杭州第19届亚运会，与篮球运动员杨力维共同担任杭州亚运会开幕式中国体育代表团旗手。后在游泳男子200米个人混合泳决赛，以1分57秒41的成绩获得亚军。以57秒76的成绩获得男子100米蛙泳冠军，并打破该项目赛会纪录。在男子4x100米混合泳接力决赛，与徐嘉余、王长浩、潘展乐组成的中国队以3分27秒01的成绩获得冠军，并打破亚洲纪录。之后的男女4×100米混合接力比赛，与徐嘉余、张雨霏、杨浚瑄组成的中国队以3分37秒73的成绩获得冠军，并打破亚洲纪录。后又分别以2分07秒03和26秒35的成绩获得男子200米蛙泳和男子50米蛙泳冠军并刷新亚运会纪录，其中后者还追平亚洲纪录。10月7日，当选为杭州第19届亚运会最具价值运动员。

2023年10月，游泳世界杯德国柏林站，覃海洋以26秒29的成绩获得男子50米蛙泳冠军，又以2分07秒45的成绩打破赛会纪录获得男子200米蛙泳冠军。10月游泳世界杯雅典站，获得男子100米蛙泳和200米蛙泳冠军。随后的布达佩斯站，又获得男子100米蛙泳、男子50米蛙泳和子200米蛙泳冠军，其中200米蛙泳2分07秒32的成绩刷新赛会纪录。10月22日登顶国际泳联世界杯男子总积分榜首，获得2023年度世界泳联游泳世界杯总冠军。12月10日，获得2023年全国游泳锦标赛男子100米蛙泳冠军；次日，与徐嘉余、覃海洋、王长浩、潘展乐组成的津沪浙联队，以3分31秒21的成绩获得男子4X100米混合泳接力冠军。12日，以26秒25的成绩获得男子50米蛙泳冠军。次日，与徐嘉余、张雨霏、杨浚瑄组成的沪苏浙鲁联队获得男女4×100米混合泳接力冠军。14日，以2分09秒45的成绩获得男子200米蛙泳冠军。12月26~27日，覃海洋接连被评为2023年中国十佳运动员与2023年国际十佳运动员。

2024年4月，覃海洋参加2024年全国游泳冠军赛，20日男子100米蛙泳项目，以58秒24获得冠军；23日以2分08秒87获得男子200米蛙泳冠军。26日，男女4×100米混合泳接力决赛，与徐嘉余、张雨霏、杨浚瑄组成的沪苏浙赣鲁联队以3分41秒82获得冠军。次日，与徐嘉余、王长浩、潘展乐组成的津沪浙豫队以3分31秒91获得男子4×100米混合泳接力冠军。6月18日，入选中国国家游泳队参加2024年巴黎奥运会的公示名单。7月31日，巴黎奥运会男子200米蛙泳半决赛，覃海洋以2分09秒96的成绩排在第九位，被淘汰出局。8月3日，在2024年巴黎奥运会男女混合4X100米混合泳接力决赛中，由覃海洋/张雨霏/徐嘉余/杨浚瑄组成的中国队以3:37.55的成绩获得亚军，同时打破亚洲记录。北京时间8月5日凌晨，在巴黎奥运会举行的游泳项目男子4x100米混合泳接力的比赛中，由徐嘉余、覃海洋、孙佳俊、潘展乐组成的中国队以3:27.46的成绩击败美国、法国等欧美强队，勇夺金牌，这也是中国游泳队在本届奥运会上的第二金。9月，上海市人力资源和社会保障局给予覃海洋记大功奖励。10月18日，2024游泳世界杯上海站男子100米蛙泳预赛，覃海洋以56秒52的成绩获得小组第一，预赛第1，晋级决赛；同日，男子100米蛙泳决赛，覃海洋以55秒73破亚洲纪录的成绩夺冠。19日，在2024游泳世界杯上海站男子50米蛙泳决赛中，覃海洋获得冠军。10月20日，2024世界泳联游泳世界杯（上海站）男子200米蛙泳决赛，覃海洋以2分01秒92的成绩获得亚军。10月24日，在短池游泳世界杯仁川站男子100米蛙泳决赛中，覃海洋游出56秒22摘得银牌。10月25日，在2024游泳世界杯仁川站男子50米蛙泳决赛中，覃海洋以25秒76夺的成绩夺得金牌。2024年10月26日，覃海洋凭借着2分02秒57的成绩夺得游泳世界杯仁川站男子200米蛙泳金牌。10月31日，在2024游泳世界杯新加坡站男子100米蛙泳决赛中，覃海洋以55秒61的成绩夺得金牌，追平赛会纪录并改写亚洲纪录。11月1日，在2024游泳世界杯新加坡站男子50米蛙泳决赛中，中国选手覃海洋夺得金牌。11月2日晚举行的2024游泳世界杯新加坡站男子200米蛙泳决赛中，中国游泳运动员覃海洋因犯规，成绩被取消。

2024年9月17日，参加《朤月东方·中秋奇妙夜》，表演节目《青春训练场》。9月30日，参加中央广播电视总台《中国梦·家国情——2024国庆特别节目》，参与短片《诗意山河》配音。

2023年8月，覃海洋入围“2023感动上海年度人物”评选。

2024年，据上海青联官方消息，覃海洋当选上海市青联委员，任体育界别副主任。

2024年9月17日，参加的《朤月东方·中秋奇妙夜》在东方卫视播出。

覃海洋训练很刻苦，性格比较稳。在比赛中表现得很沉稳，只要训练到位了，在比赛前给他设定一个目标，他一定能够达到目标。（覃海洋教练齐晖 评）

覃海洋的特点是心态比较稳、不怯场，在大型比赛中基本上能够赛出自己的实力，达到预期目标。他有很多闪光点，踏实肯干、坚持不懈、百折不挠，看似慢慢悠悠，其实内心坚定，不容易受到外界干扰。（覃海洋教练叶瑾 评）

覃海洋，蛙泳之王！（世界泳联 评）

覃海洋的性格慢热，但在水里却如同“蛟龙”，水感好、悟性高、训练自觉。无论遭遇挫折逆境还是大获成功，他始终不疾不徐、淡定如初。（中国体育报 评）

覃海洋属于“人狠话不多”的类型，来自海军队的他性格内敛却意志坚定，颇有些大将之风。（澎湃新闻 评）

疑似出轨

2024年10月7日，覃海洋未婚妻发文称覃海洋多次出轨，甚至包括孕期出轨，并且会聊骚（粉丝、花游队员、积木上的人）、还在作为军人期间嫖娼。未婚妻表示自己每次因为覃海洋犯错后提分手，男方都会拿职业生涯、性命、亲密视频威胁自己原谅，并说对方身上所有的奢饰品都是自己买的。同日，覃海洋工作室发布严正声明，针对恶意抹黑运动员形象、歪曲事实、蓄意散播运动员嫖娼等不实言论行为，工作室正在收集整理相关证据，必要时向公安机关报案。感谢大家一直以来对覃海洋先生的关注与支持，望广大网络用户不信谣、不传谣，共同抵制网络不法行为，维护和谐健康的网络环境。

2024年10月7日，网友“幸福烤冷面摊主”直播公布了与覃海洋聊天的录音，并配文称：“很多，够吗？涉及到他人真的不好意思了！”录音中，覃海洋在与未婚妻对话时承认了自己在军人时期出轨；网友“幸福烤冷面摊主”还在评论区喊话覃海洋和他的工作室：“不够我还有，还不道歉是吗？”。

2024年10月9日，覃海洋前未婚妻发文再次爆料，称自己要起诉覃海洋的父亲，在爆料文中，她指出：1.是覃海洋的父母逼两人分手，甚至覃海洋的父亲还打电话辱骂自己。2.是覃海洋的父亲将自己拉黑，却到处造谣是自己拉黑覃海洋的父母。3.覃海洋的父亲还在自己已经和覃海洋协商分手及相关物品所属后，称自己是敲诈勒索。最后，她写道：“你们一家都戏精。”据悉，早前，覃海洋前未婚妻发文爆料覃海洋在两人恋爱期间花自己的钱，并出轨等事件引发热议。

2024年11月，覃海洋首次回应近期面临的一系列争议事件：“Fake News（假消息），其实没什么，专注好自己就行。”

2024年11月04日，中国游泳运动员覃海洋未婚妻凌晨发表社媒，表示最后一次解释两人之间的事情。