Erster wurde sein Trainingspartner Chase Kalisz (1:58,07).
Zudem verpasste Phelps das Finale der besten Acht über 100 Meter Rücken und wurde im B-Finale in 56,12 Sekunden Zweiter.
Tags zuvor hatte sich der 30-Jährige über seine Paradestrecke 100 m Schmetterling bereits seinem Landsmann Giles Smith und Santo Condorelli aus Kanada geschlagen geben müssen.
Phelps, der 2014 nach einer Autofahrt unter Alkoholeinfluss zu einer einjährigen Haftstrafe auf Bewährung verurteilt worden war und zuletzt von depressiven Phasen berichtet hatte, will im kommenden Sommer in Rio seine fünften Olympischen Spiele bestreiten.