Nos Xogos Olímpicos de Verán de 2016 en Río de Janeiro, Hosszú gañou a medalla de ouro e rompeu o récord mundial nos 400 metros individuais.
, gañou a medalla de ouro e rompeu o récord olímpico no medley individual de 200 metros, e gañou unha terceira medalla de ouro nos 100 metros de costas. Tamén gañou a prata nos 200 metros de espalda detrás da estadounidense Maya DiRado. Con 3 medallas de ouro e 1 de prata, Hosszú gañou máis medallas en eventos individuais que calquera outro nadador nos Xogos Olímpicos de 2016.