Rio olümpiamängudel jooksis Fraser-Pryce uue hooaja parimaga 10,88 sekundit, et võita oma poolfinaal, kvalifitseerudes koos Thompsoniga finaalile. Siiski oli ta pärast poolfinaali nähtava ebamugavuse all, nuttes ja kõndides rajal. 100 meetri finaalis
, oli tal kiire algus ja võitles finišijoonel hooaja parim 10.86 s, võites pronssi. Thompson võitis Jamaika kolmandat järjestikust olümpiamängu kulda 100 meetris 10,71 sekundiga, samas kui Tori Bowie teenis hõbedat 10,83 sekundiga. Kuigi ta ei suutnud oma olümpia kroonit kaitsta, paljastas Fraser-Pryce, et ta oli ületanud oma ootused, kirjeldades oma raskesti võitlevat pronksimedaali kui oma "kõige suuremat". Olümpiamängude lõpetamisel võitis ta naiste 4 × 100 meetri relee meeskonna osana hõbemedaali hooaja parimast 41,36 sekundist. Ameerika Ühendriigid võitsid oma teise järjestikuse kulla 41.01 sekundiga.