I verdeoro delusero anche nella Coppa America del Centenario, nel 2016. Dunga dovette fare a meno di Kakà per infortunio e decise - non senza polemiche - di rinunciare a Neymar, impegnato nell'agosto seguente come fuoriquota nei Giochi Olimpici di Rio de Janeiro, oltre che a Thiago Silva, David Luiz, Marcelo e Alex Sandro. Al pareggio per 0-0 contro l' fece seguito la netta vittoria contro (7-1). Nella terza partita, quando un pari sarebbe stato sufficiente a garantire ai brasiliani il primo posto nel girone, la nazionale di Dunga perse contro il e fu eliminata nella prima fase, situazione che non si verificò dal 1987. Anche a causa dell'avvio considerato insoddisfacente nelle qualificazioni al mondiale 2018 (due vittorie, tre pareggi, una sconfitta) Dunga fu sollevato dall'incarico di CT.