2016. aasta aprillis valiti McKeon osa Austraalia meeskonnast 2016. aasta suveolümpiamängudel, mis toimusid Rio de Janeiros, Brasiilia. Tema vend David valiti ka välja, mis tähendab, et paar oli esimene vend ja õde, kes ujumas Austraalia olümpiamängudel pärast John ja Ilsa Konradsi 1960. aastal. 2016. aasta suveolümpiamängudel võitis ta 4 × 100 meetri vabas stiilis relee, mis võitis kuldmedali maailma rekordi ajaga 3:30.65. McKeon võitis ka paari hõbedat 4 × 200 meetri vabas stiilis.
ja 4 × 100 meetri vaheseisund. Ta oli üks viiest Austraalia individuaalsest medalivõitjatest Rio ujumises, olles võitnud pronssmedali 200 meetri vabas stiilis ajaga 1:54,92. 100 meetri liblikasõidus lõpetas ta kuuendana.