De 5000 meter vrouwen op de Olympische Zomerspelen 2016 in Rio de Janeiro vond plaats op 16 augustus (halve finales) en 19 augustus 2016 (finale). Regerend olympisch kampioene was Meseret Defar uit Ethiopië.

Records 
Voorafgaand aan het toernooi waren dit het wereldrecord en het olympisch record.

Uitslagen 
De volgende afkortingen worden gebruikt:
 Q - Gekwalificeerd door eindplaats
 q - Gekwalificeerd door eindtijd
 DNF Niet aangekomen
 PB Persoonlijke besttijd
 SB Beste seizoenstijd van een atleet

Ronde 1
De eerste vijf atleten plaatsten zich direct voor de finale (Q), daarnaast gingen de drie tijdssnelsten door (q).

Serie 1

Serie 2

Finale 

Vrouwen 05000