Skryf 'n voortsetting vir hierdie paragraaf - Oleksiak sou vir Kanada se swem span by die Rio 2016 Olimpiese Spele in vyf wedrenne meeding. Haar kompetisie het op dag een begin. In die hitte van die 100 m vlinder
, het sy die nasionale rekord en wêreld junior rekord gebreek met 'n tyd van 56.73 op pad na die halfeindronde. Oleksiak het ook die laaste been van die vroue se 4×100 m vryslag-stafelspan met Taylor Ruck, Chantal van Landeghem, Sandrine Mainville en Michelle Williams geanker, met laasgenoemde net in die hitte swem. In die eindstryd van die stafetydren het sy die derde posisie teen die Verenigde State en Australië behou en Kanada se eerste Olimpiese medalje in die vroue-vryslag in 40 jaar gewen. Ná die wedloop het die 16-jarige gesê: "Niemand het werklik verwag dat Kanada in die wedloop sou deelneem nie, maar noudat ons hier is, sal mense verbaas wees oor wat ons doen".