La Jocurile Olimpice de vară din 2016 de la Rio, ea a câștigat medalia de bronz la 100 de metri fluture
cu un timp de 56,63. Vollmer a concurat, de asemenea, în ștafetă de 4 × 100 de metri stil liber în aceeași seară, în care a înotat a treia etapă cu un split de 53,18. Echipa americană a ei, Simone Manuel, Abbey Weitzeil și Katie Ledecky a câștigat argintul cu un timp record american de 3:31.89. De asemenea, a înotat în ștafeta de 4 x 100 de metri, ajutând echipa SUA să câștige medalia de aur. Aurul ei în ştafetă a fost a 1.000-a medalie de aur pentru SUA la Jocurile Olimpice de vară.