2016. aasta Rio de Janeiros toimunud suveolümpiamängudel võitis Hosszú kuldmedali ja purustas 400 meetri distantsil ühekordse võidu maailma rekordi
, võitis kuldmedali ja purustas olümpia rekordi 200 meetri individuaalses medleys, ja võitis kolmanda kuldmedali 100 meetri selga. Ta võitis ka hõbeda 200 meetri selgajooksus Ameerika Maya DiRado taga. Hosszú võitis 3 kuldmedali ja 1 hõbedamedaali ning võitis 2016. aasta suveolümpiamängudel rohkem medaleid kui ükski teine ujuja.