Ved de olympiske lege i Rio i 2016 vandt hun bronzemedalje i 100-meter sommerfugl.
med en tid på 56,63. Vollmer deltog også i 4×100-meter freestyle-stafetten den samme aften, hvor hun svømmede tredje ben med en fordeling på 53,18. Det amerikanske hold med Simone Manuel, Abbey Weitzeil og Katie Ledecky vandt sølv med en amerikansk rekordtid på 3:31.89. Hun svømmede også i 4 x 100-meter medley-stafetten og hjalp det amerikanske hold med at vinde guldmedaljen. Hendes guld i medley-stafetten var USA's 1000. guldmedalje ved sommer-OL.