Pada Olimpiade Musim Panas 2016 di Rio de Janeiro, Hosszú memenangkan medali emas dan memecahkan rekor dunia dalam balapan berbaur 400 meter
, memenangkan medali emas dan memecahkan rekor Olimpiade di medali 200 meter individu, dan memenangkan medali emas ketiga di 100 meter punggung. Dia juga memenangkan medali perak di 200 meter lari punggung di belakang Maya DiRado dari Amerika. Dengan 3 medali emas dan 1 perak, Hosszú memenangkan lebih banyak medali dalam acara individual daripada perenang lainnya di Olimpiade Musim Panas 2016.