I 200 m fly havde hun ligeledes en sølvmedalje at forsvare fra 2012. Hun vandt først sit indledende heat i tiden 2.06,64, hvorpå hun i semifinalen med tiden 2.06,06 blev nummer to efter australieren Madeline Groves. Men i finalen fik Belmonte revanche og med tiden 2.04,85 var hun blot 0,03 sekund foran Groves, mens japaneren Natsumi Hoshi med 2.05,20 igen vandt bronze.