Os Xogos Olímpicos de Estados Unidos de 2016 viron a Schmitt rematar cuarta nos 200 metros (1:56.72), cualificándoa para o equipo de relevo. Schmitt converteuse na novena nadadora estadounidense en aparecer en tres Xogos Olímpicos, e só ela e Elizabeth Beisel foron membros de cada equipo desde 2008. Foi nomeada unha das capitás do equipo de natación olímpico dos Estados Unidos, xunto con Phelps, Beisel, Nathan Adrian, Anthony Ervin e Cammile Adams. Schmitt gañou a súa sétima medalla olímpica participando na calificación do relevo de estilo libre de 4 × 100 m, e durante a final o equipo estadounidense gañou a prata. Schmitt gañou a súa cuarta medalla de ouro e a oitava medalla olímpica, nadando na final do relevo de 4 × 200 m estilo libre
con Leah Smith, Maya DiRado e Katie Ledecky.