Peaty võistles ainult 100 meetri rinnanäo individuaalsetes võistlustes, kuna 50 meetri rinnanäo ei olnud 2016. aasta Rio de Janeiros toimunud suveolümpiamängude olümpiamäng. Peaty murdis oma maailma rekordi 57.55 sekundiga. Seejärel võitis ta oma poolfinaali ja jätkas finaali võitmist, purudes uue maailmarekordi, mille ta ise oli sooritanud ja võitnud 7. augustil 2016 Team GB esimese kuldmedali 2016. aasta olümpiamängudel, võites ajaga 57,13 sekundit. Ta võitis veel ühe hõbemedaali 4 × 100 meetri vaheseisundis.
Walker-Hebborniga, Guy'iga ja Scott'iga.