Scrivi una continuazione per questo paragrafo - Bromell è arrivato a Rio per le Olimpiadi e ha partecipato alla Parata delle Nazioni il 5 agosto 2016. Otto giorni dopo, il 13 agosto 2016, ha gareggiato nel suo 100m heat, dove è arrivato secondo con 10,13 secondi, dietro a Ben Youssef Meite della Costa d'Avorio. Il giorno dopo, come l'anno prima, Bromell è stato disegnato nella stessa semifinale di Andre De Grasse e Usain Bolt, e ha finito terzo ancora una volta dietro i due. Bromell ha battuto Chijindu Ujah della Gran Bretagna di 2 millisecondi per prendere l'ultimo posto di qualificazione per la finale, in 10,01 secondi. Meno di due ore dopo, Bromell gareggiò nella finale, terminando ottavo in 10.06. Bromell riposato per la finale di 4 × 100 m
, dove si sarebbe scambiato il posto con Michael Rodgers per correre la gamba di ancoraggio invece di prima. Nella finale, Bromell ha lottato per tenere il passo con l'ancora giapponese Asuka Cambridge, e si è tuffato alla linea per finire terzo solo 2 centesimi dietro di lui, ma 2 centesimi davanti all'ancora canadese Andre De Grasse. Bromell cadde a terra in agonizzante dolore dopo il suo tuffo, e Rodgers lo aiutò a rialzarsi mentre la squadra medica lo aiutava a uscire dalla pista. Mentre la sua squadra festeggiava la medaglia di bronzo, una scansione ha rivelato che Bromell si era di nuovo strappato l'Achille. Altre delusioni sono arrivate quando è stato rivelato che un primo scambio improprio ha provocato una squalifica, privando Bromell e i suoi stessi compagni di squadra di Pechino della loro medaglia ancora una volta.