Für die Spiele 2016 hatte sich auch Chicago beworben, war aber bei der Abstimmung bereits in der ersten Runde ausgeschieden. Für das Turnier in Rio de Janeiro mussten die USA daher wieder Qualifikationsspiele bestreiten. Dabei setzten sie sich bei einem Turnier im Februar 2016 auf heimischem Boden mit fünf Siegen durch, wobei diesmal Trinidad and Tobago der Gegner im Halbfinale war, die Kanadierinnen aber wieder im Finale. Die USA nahm damit zum zweiten Mal als amtierender Weltmeister teil. Die US-Amerikanerinnen waren zusammen mit Gastgeber Brasilien und Europameister Deutschland für die Auslosung in Topf 1 gesetzt, so dass sie in der Gruppenphase nicht auf diese beiden Mannschaften treffen konnten. Als Gegner wurden wie 2012 Frankreich und Kolumbien sowie Neuseeland, der Viertelfinalgegner von 2012 zugelost. Nach Siegen gegen Neuseeland und Frankreich sowie einem Remis gegen Kolumbien erreichten die US-Girls als Gruppensieger das Viertelfinale wo sie auf Schweden, einen der beiden besten Gruppendritten trafen. Gegen die von ihrer Ex-Trainerin Pia Sundhage trainierten Schwedinnen, mussten sie ins Elfmeterschießen worin sie mit 3:4 unterlagen und damit erstmals das Finale verpassten. Torhüterin Hope Solo sorgte für Aufregung mit dem Kommentar über das schwedische Team nach dem verlorenen Viertelfinale: „Ihr seid ein Haufen von Feiglingen!“ Das Internationale Olympische Komitee bezeichnete Solos Ausbruch als "enttäuschend", werde aber keine formalen disziplinarischen Maßnahmen gegen sie einleiten. Der US-Verband fand ihre Aussagen jedoch „inakzeptabel“ und ließ sie für sechs Monate sperren. Die Trainerin der schwedischen Mannschaft Pia Sundhage sagte über den Vorfall: ".. Ich kümmere mich einen Dreck darum. Ich fahre nach Rio, sie fährt nach Hause." Nach Ablauf der Sperre durch den US-Verband wurde sie aber nicht wieder für die Nationalmannschaft nominiert.