V letných olympijských hrách 2016 Chen a Lin vyhrali zlatú medailu v synchrónnom behu na 10 metrov.
Celkové skóre bolo 496,98. Získal tiež zlatú medailu v podujatí na 10 metrov platforme s výsledkom 585,30. Jeho víťazstvo znamená, že Čína získala olympijské zlato v mužskej desatke od letných olympijských hier v Aténach v roku 2004. Neskôr v tom istom roku FINA vyhlásila Chena za mužského potápača roka.