Een jaar na haar eerste deelname aan de wereldkampioenschappen werd Liu Xiang opgenomen in de Chinese zwemselectie voor de Olympische Zomerspelen 2016. Ze nam enkel deel aan de 50 meter vrij, aangezien de 50 meter rugslag niet olympisch is. In de series eindigde ze als achttiende. Liu kwam één tiende van een seconde tekort voor een plaats in de halve finale. In 2017 zwom ze bij de wereldkampioenschappen in Boedapest een nieuw persoonlijk record op de 50 meter vrij: in de halve finale kwam ze tot een tijd van 24,56. Later in het jaar kwam Liu bij de nationale kampioenschappen in China tot een tijd van 24,31, een nieuw nationaal en Aziatisch record. Het vorige record stond sinds 1994. In december 2017 werd Liu bij het internationale zwemgala van de FINA uitgeroepen tot "doorbraak van het jaar".