Parašykite šio skyriaus tęsinį - Rio de Žaneire Adrianas iš viso laimėjo keturis medalius. Jis laimėjo savo pirmąjį medalį kaip 4 × 100 metrų laisvosios stiliaus štafetos vedėjas kartu su Caelebu Dressel, Michaelu Phelpsu ir Ryanu Heldu. Amerikiečiai, su Dressel ir Held kaip pirmą kartą olimpiniais varžovais, baigė 3:09.92, o po jų - Prancūzija ir Australija. Adriano baigiamasis etapas buvo 46,97 sekundės, greičiausias šioje srityje. Pirmoje individualioje varžybose, 100 metrų laisvosios stiliaus lenktynėse, Adrianui nepavyko apginti savo olimpinio titulo, pasiekus trečią vietą už Kyle Chalmers ir Pieter Timmers 47.85 sekundėse. Adrianas laimėjo dar vieną bronzinį medalį 50 metrų laisvo stiliaus lenktynėse, pasibaigus per 21,49 sekundės. Kitas amerikietis, Anthony Ervinas, laimėjo per 21,40 sekundės ir olimpinis čempionas Florent Manadou užėmė antrą vietą. Olimpiadoje jis laimėjo dar vieną aukso medalį 4x100 metrų štafetėje.
Paskutinę varžybų dieną, plaukdamas kartu su Rajanu Merfiu, Kodiu Mileru ir Maiklu Felsu. Jis įveikė švaistą 46.74 sekundėmis ir atnešė namo auksą 3:27.95, naujuoju olimpinį rekordą.