השלים את המשפט הבא: ברומל הגיע לריו לאולימפיאדה, והשתתף במצעד האומות ב-5 באוגוסט 2016. שמונה ימים לאחר מכן, ב -13 באוגוסט 2016, הוא התחרה ב -100 מטר שלו, שם סיים במקום השני עם 10.13 שניות, מאחורי בן יוסף מייט מחוף השנהב. למחרת, כמו בשנה הקודמת, ברומל נבחר לאותו חצי גמר עם אנדרה דה גרסה ואוסיין בולט, והסיים במקום השלישי שוב מאחורי השניים. ברומל התחרה על צ'יג'ינדו אוג'ה מבריטניה על ידי 2 מילישניות כדי לקחת את המקום האחרון בתואר לגמר, ב-10.01 שניות. פחות משעתיים לאחר מכן, ברומל התחרה בגמר, והסיים במקום השמיני ב-10.06. ברומל לנוח עד
4 × 100 מטר גמר, שם הוא היה להחליף מקומות עם מייקל רוג'רס לרוץ את הרגל העוגן במקום הראשון. בגמר, ברומל נאבק כדי לעמוד בקצב של העונית היפנית אסוקה קיימברידג', וטפס לקו הסיום כדי לסיים במקום השלישי רק 2 מאה מאחוריו, אבל 2 מאה לפני העונית הקנדית אנדרה דה גראס. ברומל נפל לקרקע בכאב מייסר לאחר הצלילה שלו, ורודג'רס עזר לו לעמוד על רגליו כאשר הצוות הרפואי עזר לו לצאת מהמסלול. בזמן שהצוות שלו חגג את מדליית הברונזה שלהם, סריקה חשפה ברומל קרע את אחילס שוב. אכזבה נוספת הגיעה כשנחשף כי חילופי ראשונים לא נכונים גרמו לדיסקליפיקציה, ולכן גזלו מברומל ושותפיו לבייג'ינג את מדלייתם שוב.