Le relais américain conserve son titre olympique à Rio en 2016. Pourtant, les Etats-Unis avaient initialement été éliminées dès les séries après un mauvais passage de témoin entre Allyson Felix et English Gardner, la première ayant essayé de lancer le bâton à sa coéquipière qui n'avait pas réussi à l'attraper. Cependant, la délégation américaine dépose une réclamation après la course, au motif que Allyson Felix a été gênée par une concurrente brésilienne courant à sa droite lors du passage du témoin. Les Etats-Unis obtiennent gain de cause et peuvent recourir seules l’épreuve le soir dans le même couloir, avec l'obligation de courir plus rapidement que les 42 s 75 réalisés par le relais chinois, dernier qualifié au temps. Les Américaines se qualifient finalement avec le temps de 41 s 77 et remportent dans la foulée la finale en réalisant le deuxième meilleur chrono de l'histoire en 41 s 01, à moins de deux dixièmes de leur propre record du monde établi quatre ans plus tôt. L'équipe est composée de Tianna Bartoletta, Allyson Felix, English Gardner et Tori Bowie. Allyson Felix devient par la même occasion la première femme à remporter cinq médailles d'or olympiques en athlétisme. La Jamaïque (Christania Williams, Elaine Thompson, Veronica Campbell-Brown et Shelly-Ann Fraser-Pryce) est médaillée d'argent en alors que l'équipe de Grande-Bretagne (Asha Philip, Desirèe Henry, Dina Asher-Smith et Daryll Neita) établit un nouveau record national en pour obtenir la médaille de bronze.