Los relevos son las únicas pruebas de natación que se disputan por equipos. Cuatro nadadores completan un segmento de la distancia total cada uno, y el tiempo se acumula desde la salida del primero hasta la llegada del último. El relevo añade una dimensión colectiva y estratégica a un deporte que, en las pruebas individuales, es fundamentalmente solitario.
Las pruebas más conocidas son el 4×100 y el 4×200 metros libres, y el 4×100 metros estilos. En los relevos estilos, el orden de los cuatro estilos está fijado por el reglamento: espalda, braza, mariposa y crol. En los relevos mixtos, introducidos en los Juegos de Tokio 2020, cada equipo debe incluir dos nadadores masculinos y dos femeninos, aunque el orden puede variar según la estrategia del entrenador.
El momento del cambio entre nadadores, llamado «salida de relevo», es técnicamente exigente: el nadador saliente debe tocar la pared antes de que el entrante abandone el bloque. Los sensores electrónicos en los bloque registran el tiempo exacto de cada toque y cada salida. Las selecciones trabajan el orden de los relevistas según las fortalezas individuales: habitualmente se pone al nadador más explosivo en el primer puesto (para coger posición) y al mejor en el último (para el cierre).