Svenskorna simmade 50 meter fritt i Mare Nostrum-tävlingen i franska Canet-en-Roussillon.
Sjöström simmade på 24,81 sekunder i finalen, en dryg tiondel sämre än i försöken. Danskan Camille Blume vann på 24,09 före fransyskan Mélanie Henique, 24,69.
Therese Alshammar fick i finalen tiden 25,52, en förbättring med tre tiondelar från förmiddagens försök.
– Jag hade inga förväntningar på tider. Men jag förbättrade mig med tre tiondelar från i morse så jag är nöjd med mitt lopp, säger Alshammar i en intervju med Svenska simförbundet.
Kanske OS-reserv
Alshammar har inte tävlat sedan hösten 2016. Hon började träna lite mer regelbundet i höstas, med tanke på att eventuellt göra comeback, och i våras föddes tanken på att möjligen kunna bli reserv i det svenska laget på 4x100 meter frisim i OS i Tokyo.
43-åringen har två VM-guld i långbana, tre OS-medaljer och hon har gjort sex olympiska sommarspel.
Sarah Sjöström fick en fraktur i högra armbågen när hon föll på en isfläck i början av februari. Hon tvingades till operation. Hon går en kamp mot klockan för att hinna vara i god form till OS om en dryg månad.
– Det kändes bra, det var riktigt kul att komma tillbaka. Jag gjorde två riktigt bra simningar idag. Och att hamna på prispallen det första man gör efter en sån här skada känns riktigt kul, säger Sjöström i en intervju med simförbundet.
– Jag kände mig stark, men jag är däremot inte så stark. Jag försöker att hänga på de andra men jag är inte riktigt redo för den här typen av "powersimning".
Tävlar på 100 meter
Hon säger att hon inte känner någon smärta i armbågen.
– Jag känner mig mer trött i armen eftersom jag inte har styrkan.
På onsdagen tävlar svenskorna på den dubbla distansen, 100 meter frisim.
– Det känns riktigt långt just nu. Men jag ska bara försöka att hålla mig på min bana och jobba på detaljerna som jag gör i träningen. Det är planen, säger Sjöström.
– Det blir spännande. Jag har lite svårt att få upp frekvensen så jag hoppas att min simning kan simmas ut bättre i 80-90-procentsfart än i 100-procentsfart, säger Alshammar.