2004年アテネオリンピック100m・200m平泳ぎで金メダルを獲得。2008年北京オリンピックでも両種目で金メダルを獲得し、競泳での日本人唯一の2種目2連覇を達成。2016年4月に現役を引退。現役中の2009年に株式会社IMPRINTを起業し、2011年にスイミングスクール「KITAJIMAQUATICS」を創設。2015年にはファンクショナルトレーニングやリハビリ、パフォーマンス向上において米国で優れた実績を持つ「Perform Better」の日本法人「Perform Better Japan」を設立。現在は日本コカ・コーラのチーフ・オリンピック担当・オフィサー、東京都水泳協会の副会長も務める。2018年5月ミーアンドスターズ株式会社の執行役員CSO（Chief Sports Officer）に就任。