בענפי הכדור הקבוצתיים בלטה נבחרת הגברים בכדורעף, שזכתה במדליית הזהב לאחר שגברה על נבחרת ברזיל. נבחרת הנשים, שסיימה את שלב הבתים ללא הפסד, הודחה ברבע הגמר בידי נבחרת ברזיל. זמן קצר לאחר המשחקים התאבד מאמן הנבחרת, סרגיי אובצ'יניקוב, ככל הנראה על רקע כישלון הנבחרת להעפיל לשלבים הגבוהים. נבחרת הכדורסל זכתה במדליית ארד, לאחר שהפסידה בחצי הגמר לנבחרת ספרד 67-59, וגברה על נבחרת ארגנטינה 77-81 במשחק על המקום השלישי. את הנבחרת אימן גם הפעם דייוויד בלאט, ושיחקו בה שחקנים כוויקטור חריאפה, סרגיי מוניה, אנדריי קירילינקו ואלכסיי שבד. נבחרת הנשים סיימה במקום הרביעי לאחר שהפסידה לנבחרות צרפת (81-64) ואוסטרליה (83-74) בשלבים המכריעים. נבחרת הנשים בכדורמים סיימה במקום השישי ונבחרת הנשים בכדוריד הודחה ברבע הגמר בידי נבחרת קוריאה הדרומית.
בענפים נוספים רשמו הספורטאים הרוסים הישגים נאים אף שלא זכו במדליות. נבחרת הקשתות סיימה במקום הרביעי ושייטות האליוט 6 מטר סיימו אף הן במקום הרביעי. בקרב חמש מודרני סיים אלכסנדר לסון במקום הרביעי ואנדריי מויסייב, שאיבד את תוארו, סיים במקום השביעי. הטריאתלט אלכסנדר בריוחנוב סיים במקום השביעי ורביעיית החותרים סיימה במקום השמיני. יורי פוסטירגאי היה הראשון בין הספורטאים הרוסים שזכה במדליית זהב בחתירה בקאנו.
אולימפיאדת ריו דה ז'ניירו (2016).
בדצמבר 2014 שידר ערוץ הטלוויזיה הגרמני ARD סרט תיעודי בו נטען כי הספורטאים הרוסים משתמשים בחומרים אסורים באופן שיטתי ומאורגן, בדומה לזו שהייתה בעבר בגרמניה המזרחית. בעקבות זאת, פרסמה הסוכנות העולמית לסמים בספורט (WADA) בנובמבר 2015 ביקורת נוקבת על הסוכנות הרוסית למאבק בסמים בספורט (RUSADA) ועל פדרציית האתלטיקה הרוסית. בתגובה, השעתה התאחדות האתלטיקה הבינלאומית את האתלטים הרוסים מכל פעילות ספורטיבית. ביולי 2016, פורסמו מסקנות חקירה עצמאית שנוהלה על ידי WADA, ובהן עלתה הטענה כי משרד הספורט הרוסי ושירות הביטחון הפדרלי ניהלו יחדיו מערך מאורגן של הסתרת תוצאות סמים חיוביות והסתרת בדיקות סמים במעבדות ברוסיה, מבלי להעבירן כנדרש לידי WADA. חקירה זו הועברה לדיון בוועד האולימפי הבינלאומי, שהודיע כי ישקול להשעות את כל הספורטאים הרוסים מכל השתתפות בתחרויות ספורט בינלאומיות, ובכלל זה גם מהמשחקים האולימפיים. הסוכנות למניעת סימום בספורט המליצה להשעות את כל ספורטאי המדינה מאולימפיאדת ריו דה ז'ניירו (2016), אך בוועד האולימפי בחרו לבסוף שלא לנקוט צעד זה. תחת זאת, הוחלט כי הספורטאים שנתפסו בעבר בשימוש בסמים לא יוכלו להשתתף וכל התאחדות בינלאומית תקבע בנפרד בנוגע למתחרים הרוסים בענף הספציפי.
הפדרציה הבינלאומית להרמת משקולות הודיעה תחילה על הפחתה של שני מקומות במכסת הספורטאים הרוסים שיוכלו להתחרות בריו, אך בהמשך החליטה לאסור כליל על השתתפותם של מרימי משקולות רוסים במשחקים. התאחדות האתלטיקה הבינלאומית נקטה אף היא צעד חריף, כשהחליטה להתיר רק לאתלטים שבדיקות הסמים שלהם נערכו מחוץ לרוסיה להשתתף במשחקים. רק ספורטאית אחת, דריה קלישינה, עמדה בתנאי זה, ועל יתר 68 האתלטים נאסרה ההשתתפות במשחקים. פדרציית החתירה הבינלאומית ערכה בדיקה פרטנית, וכתוצאה ממנה החליטה לפסול צוותים שלמים או חותרים מסוימים באופן שמנע את השתתפותו של הצוות כולו. כתוצאה מכך, פחת מספר הסירות הרוסיות המשתתפות בתחרויות החתירה בריו משש לאחת בלבד, ומספר הספורטאים ירד מ-28 לארבעה. התאחדות הקאנו הבינלאומית אסרה על השתתפותם של ארבעה חותרי קאנו וקיאק נוספים, שמתודולוגיית בדיקות הסמים שלהם הייתה בעייתית, וגם בקרב חמש מודרני נאסרה השתתפותו של ספורטאי אחד מאותה סיבה. האיגוד הבינלאומי לאופניים הודיע כי שלושה רוכבים רוסים לא יורשו להשתתף מאחר שנתפסו בעבר בשימוש בחומרים אסורים והתאחדות ההיאבקות העולמית אסרה על השתתפותו של מתאבק אחד מסיבה דומה.
בסך הכל, נאסרה השתתפותם של 111 ספורטאים רוסים, והמשלחת הרוסית נותרה עם 291 ספורטאים והייתה הקטנה בתולדותיה. גם ההישגים ירדו בהתאם, והישגי המשלחת הסתכמו ב-56 מדליות, מהן 19 מדליות זהב, התוצאה החלשה ביותר שלה. אף על פי כן, גם במשחקים אלה דורגה במקום הרביעי בטבלת המדליות, אחרי ארצות הברית, בריטניה וסין.
בהיעדרה של האתלטיקה, הייתה ההיאבקות הענף המצליח ביותר, עם 9 מדליות, מהן 4 מדליות זהב. רומן ולאסוב שמר על תוארו מלונדון, ושלושת האלופים האולימפיים הנותרים היו סוסלן רמונוב, עבדולראשיד סדולייב ודאוויט צ'אקווטדזה. אניואר גדוייב זכה במדליית כסף, וסרגיי סמנוב זכה במדליית ארד. אצל הנשים איבדה נטליה וורוביובה את תוארה, אך זכתה במדליית כסף. ולריה קובלובה זכתה אף היא במדליית כסף, יקטרינה בוקינה זכתה במדליית ארד ואינה טראז'וקובה סיימה במקום החמישי. בסיף זכו הרוסים ב-7 מדליות, מהן 4 מדליות זהב. סייפת החרב יאנה יגוריאן זכתה בשתי מדליות זהב, בתחרות האישית ובתחרות הקבוצתית. סגניתה הייתה חברתה לנבחרת, סופיה וליקאיה, לה הייתה זו מדליית כסף שנייה ברציפות. סייפת הרומח אינה דריגלזובה זכתה במדליית זהב, איידה שנייבה סיימה במקום הרביעי, ובדקר זכתה נבחרת הסייפות הרוסית במדליית ארד. אצל הגברים זכתה נבחרת הרומח במדליית זהב, וטימור סאפין זכה גם במדליית ארד אישית.
השליטה הרוסית בהתעמלות האמנותית נמשכה, עם זכייתה החמישית ברציפות של הנבחרת הרוסית בתואר הקבוצתי. גם בתחרות היחידות שמרה מרגריטה מאמון על רצף של חמש זכיות רוסיות, וסגניתה הייתה יאנה קודריאבצבה. בהתעמלות מכשירים שמרה אלייה מוסטפינה על תוארה במקבילים המדורגים וזכתה גם במדליית ארד שנייה ברציפות בקרב-רב. מריה פאסקה זכתה במדליית כסף בקפיצות ודריה ספירדונובה סיימה שמינית במקבילים המדורגים. שלושתן זכו גם במדליית כסף עם הנבחרת הרוסית בתחרות הקבוצתית. אצל הגברים זכה דניס אלביאזין במדליית כסף שנייה ברציפות בקפיצות, וכן זכה במדליית ארד בטבעות. דוד בליאבסקי זכה במדליית ארד במקבילים, סיים רביעי בקרב-רב וחמישי בסוס הסמוכות. ניקיטה נאגומי סיים חמישי בקפיצות וניקולאי קוקסנקוב סיים שישי בסוס הסמוכות. ארבעתם זכו גם במדליית כסף עם הנבחרת. בטרמפולינה סיים דמיטרי אושקוב במקום החמישי ואלוף העולם אנדריי יודין הסתפק במקום השמיני.
השחייניות נטליה אישצ'נקו וסבטלנה רומשינה השלימו זכייה כפולה שנייה ברציפות בתארים האולימפיים, הן בדואט והן בתרגיל הקבוצתי. שני ג'ודאים רוסים זכו במדליות זהב, בסלאן מודראנוב וחסן חלמורזייב. נטליה קוזיוטינה זכתה במדליית ארד ודניס יארצב סיים במקום השביעי. באיגרוף זכה יבגני טישצ'נקו במדליית זהב, מישה אלויאן זכה במדליית כסף, וולדימיר ניקיטין, ויטלי דונאיצב ואנסטסיה בליאקובה זכו במדליות ארד. ירוסלבה יקושינה הודחה בשלב רבע הגמר. הטניסאיות יקטרינה מקארובה וילנה וסנינה זכו במדליית הזהב בטורניר הזוגות. צמד טניסאיות נוסף, דריה קסטקינה וסבטלנה קוזנצובה, הודח בשלב רבע הגמר, וקסטקינה הודחה בשלב זה גם בטורניר היחידות. ענף נוסף בו הוכתר אלוף אולימפי רוסי היה קרב חמש מודרני, בו ניצח אלכסנדר לסון.
בשחייה שוב זכו הרוסים בארבע מדליות. יוליה יפימובה הייתה השחיינית הבולטת במשלחת, והיא זכתה בשתי מדליות כסף, במשחים ל-100 ול-200 מטר חזה. בנוסף, סיימה במקום השישי במשחה השליחות ל-100X4 מטר מעורב. דריה אוסטינובה סיימה רביעית במשחה ל-200 מטר גב, ויקטוריה אנדרייבה סיימה שביעית במשחה ל-200 מטר מעורב אישי ואנסטסיה קראפיבינה סיימה שמינית במשחה ל-10 ק"מ במים פתוחים. נבחרת השליחות ל-200X4 מטר חופשי, בהן שחו גם אוסטינובה ואנדרייבה, סיימה שביעית. במשחי הגברים זכו הרוסים בשתי מדליות ארד, אנטון צ'ופקוב במשחה ל-200 מטר חזה, ויבגני רילוב במשחה ל-200 מטר גב. רילוב גם סיים שישי במשחה ל-100 מטר גב, ושניהם היו שותפים למקום הרביעי בו סיימה נבחרת השליחים ל-100X4 מטר מעורב. אלכסנדר קרסניך סיים במקום השמיני במשחה ל-400 מטר חופשי ובמקום החמישי במשחה השליחים ל-200X4 מטר חופשי, אלכסנדר סדובניקוב סיים שמיני במשחה ל-100 מטר פרפר, ונבחרת השליחים ל-100X4 מטר חופשי סיימה במקום הרביעי.
הקלע סרגיי קמנסקי זכה במדליית כסף בירי בשלושה מצבים, וסיים במקום הרביעי בירי בשכיבה. קיריל גרגוריאן זכה במדליית ארד בירי בשכיבה, וולדימיר מסלניקוב זכה במדליית ארד בירי ברובה אוויר. ולדימיר גונצ'רוב סיים במקום השישי בירי באקדח ובמקום השביעי בירי באקדח אוויר, ופדור ולאסוב סיים במקום השביעי בירי בשלושה מצבים. אצל הנשים, זכתה ויטלינה בצרשקינה במדליית כסף באקדח אוויר, יקטרינה קורשונובה סיימה שמינית, ואילו דריה ודובינה סיימה חמישית ברובה אוויר.