En abril de 2016 McKeon foi seleccionado como parte do equipo australiano para os Xogos Olímpicos de Verán de 2016 celebrados en Río de Janeiro, Brasil. O seu irmán David tamén foi seleccionado, o que significa que a parella foi o primeiro irmán e irmá en nadar nos Xogos Olímpicos de Australia desde John e Ilsa Konrads en 1960. Nos Xogos Olímpicos de Verán de 2016 liderou o relevo de estilo libre de 4 × 100 metros que gañou unha medalla de ouro nun tempo récord mundial de 3:30.65. McKeon tamén gañou un par de medallas de prata como parte dos relevos de estilo libre de 4 × 200 metros e 4 × 100 metros. Foi unha das cinco australianas medallistas individuais en nado en Río, gañando unha medalla de bronce nos 200 metros estilo libre cun tempo de 1:54.92. Na mariposa de 100 metros
, terminou sexta.