Cette première déception ne l'empêche pas d'être sélectionné pour les Jeux olympiques de Rio de Janeiro un mois plus tard. Après deux premiers matchs poussifs dans lesquels la sélection n'inscrit aucun but, il marque un doublé contre le Danemark (4-0). Il ne marquera pas d'autres buts mais le trio offensif qu'il forme avec Gabriel Jesus et Neymar est salué par la presse. Arrivé jusqu'en finale, il remporte finalement les Jeux olympiques face à l'Allemagne aux tirs au but (1-1 ; 5-4).