Năm 2018, Nguyễn Huy Hoàng đã ghi dấu ấn đâm nét ở ASIAD tại Indonesia với 1 HCB và 1 HCĐ, trong đó có màn đọ sức tuyệt vời với Sun Yang ở nội dung 1500m.
Ngày này 2 năm trước, Huy Hoàng giành HCV Olympic trẻ nội dung bơi 800m nam.
Sau thành công ấy, Huy Hoàng tiếp tục chứng tỏ khả năng ở đấu trường quốc tế tại Olympic trẻ 2018 tổ chức ở Argentina. Ngày 12/10/2018, Huy Hoàng bước vào thi đấu nội dung sở trường 800 m tự do với 7 kình ngư trẻ hàng đầu thế giới. Chủ nhân của HCB ASIAD 2018 cạnh tranh quyết liệt với các kình ngư Yoshida Keisuke (Nhật Bản) và Kalmar Akos (Hungary) trong suốt chặng đua.
Dù có những thời điểm để các đối thủ vượt qua nhưng Huy Hoàng vẫn thi đấu xuất sắc để bứt lên, cán đích đầu tiên với thành tích 7 phút 50 giây 20, nhanh hơn ít hơn người xếp thứ 2 là Keisuke đến 3 giây 65.
Với thành tích tuyệt vời này, Nguyễn Huy Hoàng cũng xô đổ kỷ lục quốc gia do chính mình thiết lập tại ASIAD Indonesia 2018, kỷ lục cũ là 7 phút 54 giây 32. Như vậy chỉ sau gần 2 tháng, kình ngư 18 tuổi này tiếp tục rút ngắn thời gian hoàn thành đường đua của mình hơn 4 giây.
Thành tích của Huy Hoàng khi đó cũng vượt chuẩn A dự Olympic Tokyo, giúp anh trở thành VĐV đầu tiên của Việt Nam có được suất chính thức đến Thế vận hội dự kiến tổ chức vào năm 2020. HCV đó của Huy Hoàng cũng giúp Thể thao Việt Nam có kỳ Olympic trẻ thành công nhất với 2 HCV và 1 HCB.
Sau thành công năm 2018, Huy Hoàng còn có một kỳ SEA Games 2019 cực kỳ thành công với 2 HCV, 2 HCB.