2016 áprilisában McKeont kiválasztották az ausztrál csapat tagjává a 2016-os nyári olimpiai játékokra, amelyeket Rio de Janeiróban, Brazíliában tartottak. Testvére, David is kiválasztásra került, ami azt jelenti, hogy a pár volt az első testvér, aki az ausztrál olimpiai játékokon úszott John és Ilsa Konrads óta 1960-ban. A 2016-os nyári olimpiai játékokon ő vezette a 4 × 100 méteres szabadstílusú sztafet, amely aranyérmet nyert a 3:30.65-es világrekordidőben. McKeon egy ezüstérmet is nyert a 4 × 200 méteres szabadstílusban.
és 4 × 100 méteres medley-relék. Ő volt az egyik öt ausztrál egyéni medálos úszásban Rióban, miután bronzérmet nyert a 200 méteres szabad stílusban 1:54.92 idővel. A 100 méteres pillangós versenyen hatodik lett.