Uitkomend voor Italië won Longo Borghini brons in de wegrit op de Olympische Spelen 2016 in Rio de Janeiro, achter de Nederlandse Anna van der Breggen en de Zweedse Emma Johansson (tevens haar ploeggenote bij Wiggle). Eén maand later op het eerste EK voor profs werd ze wederom derde en wederom achter de Nederlandse. Ze werd in 2016 vijfde in de eerste Women's World Tour en won haar tweede nationale titel tijdrijden.