Los Juegos de 2016 fueron los primeros en un país sudamericano (Centroamérica ya tuvo los de México 68 y Norteamérica fue olímpica en San Luis 1904, Los Ángeles 32 y 84, Montreal 76 y Atlanta 96) y los últimos para dos colosos del deporte: Michael Phelps y Usain Bolt. El primero conquistó seis nuevas medallas (entre ellas la cuarta seguida en 200 estilos), cinco de oro, y dejó su cuenta total en 28; el bólido jamaicano repitió el triplete de Pekín y Londres en 100, 200 y 4x100 (aunque en 2017 le desposeyeron del primer puesto en esta última disciplina conseguido en Pekín 2008 por dopaje de Nesta Carter, uno de los relevos).
El medallero lo lideró Estados Unidos, con 121 metales y un dominio abrumador en la piscina, donde llegaron un cuarto de esas preseas. Rusia, cuarta en esa clasificación, ya estaba inmersa en el escándalo de dopaje que le acabó costando una exclusión de las competiciones internacionales entre 2019 y 2023. El país no fue veteado como tal, pero sí se impusieron restricciones y controles específicos a sus atletas clasificados por parte del COI y las federaciones internacionales.
En cuanto a España, se adjudicó 17 medallas, misma cifra que en Londres 2012 y Atlanta 1996. Ocho las consiguieron mujeres, continuando con la tendencia alcista de la edición anterior y 9, hombres. En oros, la proporción fue de cuatro masculinos por tres femeninos. Los protagonizaron Ruth Beitia en salto de altura, Carolina Marín en Bádminton, Mireia Belmonte en 200 mariposa, Marcus Cooper en K1 1000, Saúl Craviotto y Cristian Toro en K2 200, Maialen Chourraut en K1 eslalon, y Rafa Nadal y Marc López en el dobles de tenis.
Las platas llegaron de manos de Orlando Ortega, en 110 metros vallas, de los equipos femeninos de baloncesto y gimnasia rítmica y de Eva Calvo en taekwondo (categoría de -57 kilos); los bronces, del equipo masculino de baloncesto, de Carlos Coloma en mountain bike, de Lydia Valentín en halterofilia, de Mireia Belmonte en 400 estilos, de Saúl Craviotto en K1 200 y de Joel González en taekwondo (categoría de -68 kilos).
Estrellas
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Michael Phelps
Michael PhelpsEl nadador estadounidense había anunciado su retiro tras los JJOO de Londres, pero en 2014 volvió a lo grande para preparar los de Río en los que fue el abanderado de su país con 31 años. Ganó cinco oros (4x100 y 4x200 libres, 200 mariposa, 200 estilos y 4x100 estilos) y la plata en 100 mariposa. En total participó en cinco JJOO y ganó 23 oros, tres platas y dos bronces.
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Usain Bolt
Usain BoltEl jamaicano terminó su legendaria trayectoria olímpica colgándose una vez más el oro en 100, 200 y relevo 4x100, aunque esta vez no pudo superar ninguno de sus récords del mundo. Un año después, el mejor velocista de todos los tiempos anunció su retirada.
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Simone Biles
Simone BilesLa gimnasta estadounidense fue la reina de los Juegos tras ganar cinco medallas. Oro en la general individual, salto, suelo y por equipos y bronce en la barra. Además fue elegida abanderada de su país en la ceremonia de clausura.
Medallero
Medallero
| País | Oro | Plata | Bronce | Total | |
| 1 | Estados Unidos (USA) | 46 | 37 | 38 | 121 |
| 2 | Reino Unido (GBR) | 27 | 23 | 17 | 67 |
| 3 | China (CHN) | 26 | 18 | 26 | 70 |
| 4 | Rusia (RUS) | 19 | 18 | 19 | 56 |
| 5 | Alemania (GER) | 17 | 10 | 15 | 42 |
| 6 | Japón (JPN) | 12 | 8 | 21 | 41 |
| 7 | Francia (FRA) | 10 | 18 | 14 | 42 |
| 8 | Corea del Sur (KOR) | 9 | 3 | 9 | 21 |
| 9 | Italia (ITA) | 8 | 12 | 8 | 28 |
| 10 | Australia (AUS) | 8 | 11 | 10 | 29 |