2016年8月，沈铎代表中国出战巴西里约热内卢举行的奥林匹克运动会游泳比赛女子100米自由泳、女子200米自由泳、女子4×100米自由泳接力、女子4×200米自由泳接力以及女子4×100米混合泳接力等项目。其中女子100米自由泳虽然获得预赛第15名，但她为了备战接力比赛，决定放弃半决赛资格，200米自由泳获得第5名，女子4×100米自由泳接力获得预赛第9名，女子4×200米自由泳接力获得第四名，无缘奖牌，而女子4×100米混合泳接力方面，沈铎只参加预赛，她和队友以第六的成绩为中国争取到决赛席位，最终中国队在决赛中仅获得第四名，沈铎也再次与奥运奖牌失之交臂。