Escriu una continuació per a aquest paràgraf - Oleksiak competiria per a l'equip de natació de Canadà als Jocs Olímpics de Rio 2016 en cinc curses. La seva competició va començar el primer dia. En la calor dels 100 m papallona
, va batre el rècord nacional i el rècord mundial junior amb un temps de 56.73 en el seu camí a les semifinals. Oleksiak també va ancorar la darrera etapa de l'equip de releu de 4 × 100 m estil lliure femení amb Taylor Ruck, Chantal van Landeghem, Sandrine Mainville i Michelle Williams, amb aquesta última nadant només en la calor. En la final de l'escala va mantenir la tercera posició contra els Estats Units i Austràlia, guanyant la primera medalla olímpica del Canadà en l'escala d'estil lliure femení en 40 anys. Després de la cursa, el jove de 16 anys va dir: "Ningú realment esperava que el Canadà entrés a la cursa, però ara que estem aquí, la gent es sorprendrà del que fem".