Huhtikuussa 2016 McKeon valittiin osaksi Australian joukkuetta Rio de Janeirossa Brasiliassa pidettäviin kesäolympialaisiin. Hänen veljensä David valittiin myös, mikä tarkoittaa, että pari oli ensimmäinen veli ja sisar, jotka uivat olympialaisissa Australialle sitten Johnin ja Ilsa Konradsin vuonna 1960. Vuoden 2016 kesäolympialaisissa hän johti 4 × 100 metrin vapaata rataa, joka voitti kultamitalin maailmanennätyksellä 3:30.65. McKeon voitti myös kaksi hopeamitallia 4 × 200 metrin vapaasti.
ja 4 × 100 metrin risteilyrelaisissa. Hän oli yksi viidestä australialaisesta uimalla Riossa, kun hän voitti pronssimitalin 200 metrin vapaasti renkaissa 1:54,92 ajoituksella. 100 metrin perhoskilpailussa hän sijoittui kuudenneksi.