Vuonna 2016 Rion kesäolympialaisissa Hosszú voitti kultamitalin ja rikkoi maailmanennätyksen 400 metrin erillisjoukkueessa.
, voitti kultamitalin ja rikkoi olympiakertomuksen 200 metrin yksittäisjoukkueessa ja voitti kolmannen kultamitalin 100 metrin selkäjuoksussa. Hän voitti myös hopeamitalin 200 metrin selkätaistelussa amerikkalaisen Maya DiRadon jälkeen. Hosszú voitti 3 kultamitalin ja 1 hopeamitalin. Hän voitti enemmän mitaleita kuin kukaan muu uimari vuoden 2016 kesäolympialaisissa.