En 2005, le jeune homme continue sur sa lancée, ce qui lui permet d'être le gagnant du premier titre national des championnats d'Australie Telstra dans le petit bassin. A l'occasion des championnats Pan Pacific de 2006, Eamon Sullivan terminera troisième ex-æquo sur le 100 mètres nage libre. Il y remportera également deux médailles de bronze en relais. C'est en février 2008 qu'Eamon Sullivan épate les supporters à l'occasion des championnats de Nouvelle-Galles du Sud. Il parvient à rafler le record du monde du 50 mètres nage libre détenu jusqu'alors par le russe Alexander Popov depuis le 16 juin 2000. Mais c'est en mars 2008 que le français Alain Bernard ne prenne la relève. Le jeudi 27 mars 2008, Eamon Sullivan reprend à nouveau le record du monde du 50m nage libre en 21 secondes et 41 centièmes détenu par
Alain Bernard. Il remporte cette victoire à l'occasion des sélections olympiques australiennes qui se sont déroulées à
Sydney. A l'occasion des championnats du monde 2007 à
Melbourne, Eamon Sullivan obtiendra une médaille d'or sur le relais 4x100 mètres. Il emportera également une médaille de bronze sur le 100m nage libre.