В октябре 2015 года Екатерина Косьяненко, продолжая выполнять функции капитана и основной связующей сборной России, во второй раз стала чемпионкой Европы. В августе 2016 года выступала на Олимпийских играх в Рио-де-Жанейро. Во встрече группового этапа против Аргентины установила рекорд Олимпиад по количеству эйсов за матч, исполнив 8 подач навылет. В целом же турнир сложился неудачно — российские волейболистки выбыли из борьбы за медали после поражения в четвертьфинале от сборной Сербии.