En els Jocs Olímpics d'estiu de 2016, Chen i Lin van guanyar la medalla d'or en el 10m sincronitzats.
l'esdeveniment amb una puntuació global de 496,98. També va guanyar la medalla d'or en l'esdeveniment de plataforma de 10 metres amb una puntuació de 585.30. La seva victòria marca la primera vegada que la Xina ha guanyat l'or olímpic en els 10 metres plataformes masculins des dels Jocs Olímpics d'estiu de 2004 a Atenes. Més tard aquell any, la FINA va nomenar a Chen com el submarinista masculí de l'any.