Det var under Pan Pacific-mästerskapen i Irvine i Kalifornien som amerikanskan först slog världsrekordet med tiden 23,49 sekunder.
Det var sex hundradelar snabbare än träningskamraten Gretchen Walsh världsrekord, som sattes i juni.
Slog rekordet på nytt
Men senare under dagen lyckades Douglass simma ännu snabbare.
I finalen klockade hon in på 23,19 sekunder – hela tre tiondelar snabbare än det färska världsrekordet.
– Jag var tvungen att titta både två och tre gånger. Jag var inte riktigt säker på att jag såg rätt, eftersom den tiden känns helt galet snabb för mig, säger Kate Douglass enligt NBC.
Douglass hade även världsrekordet före Walsh.
”Vill inte göra om det”
Hon tog sammanlagt tre medaljer under lördagen – allt inom loppet av två timmar.
Utöver guldet på 50 meter frisim tog hon guld på 4×100 meter medley, där hon simmade den sista sträckan för USA, och silver på 200 meter bröstsim.
– Jag tvivlade på mig själv och ifrågasatte om jag skulle klara av att simma tre lopp i kväll, men mina tränare och lagkamrater trodde verkligen på mig, säger Douglass.
Hon fortsätter:
– Det här är nog faktiskt en av de mest intensiva simkvällar jag har haft. Jag tror inte att jag vill göra om det.