Pada Olimpiade Musim Panas 2016 di Rio de Janeiro, Brasil, Belmonte memenangkan medali perunggu dalam balapan berbaur 400 meter.
Pada tanggal 6 Agustus. Medali perunggu adalah medali pertama untuk Spanyol dalam olahraga apa pun di Olimpiade Musim Panas 2016.