外，奥原的女单世界排名一度上升到第3位（2016年3月17日），创下其羽球生涯的新高。同年8月，奥原希望代表日本参加巴西里约热内卢举行的奥林匹克运动会羽毛球比赛，以赛会6号种子身分出战女子单打项目。在小组赛阶段，她先后击败越南的武氏妆和印尼的琳达·韦尼·法内特里，顺利晋级淘汰赛。她先在16强赛中以2比0（21-6、21-7）横扫韩国的裴延姝，又在半准决赛的德比战中，以2比1（11-21、21-17、21-10）逆转拿下队友山口茜。及至准决赛，奥原面对印度的普萨拉·文卡塔·辛德胡，最终以0比2（19-21