Na Letnich Igrzyskach Olimpijskich 2016 w Rio de Janeiro Hosszú zdobył złoty medal i pobił rekord świata w biegu indywidualnym na 400 metrów
, zdobył złoty medal i pobił rekord olimpijski w indywidualnej medley 200 metrów, i zdobył trzeci złoty medal w 100 metrów plecami. Zdobyła również srebro w biegu na 200 metrów plecami za Amerykanką Mayą DiRado. Z 3 złotymi i 1 srebrnymi medaliami, Hosszú zdobył więcej medali w zawodach indywidualnych niż jakikolwiek inny pływak na Letnich Igrzyskach Olimpijskich 2016.