2016年，由于承受不小压力，渡部的状态有所下滑，在里约奥运游泳日本预选赛上，她参加了三个奥运个人项目的比赛，最终仅获得100米蛙泳和200米蛙泳的奥运资格，而在200米个人混合泳上，她只获得第三名。同年8月，渡部参加了里约奥运，在第一个项目女子100米蛙泳的预赛上，她游出了1分7秒22排名全体第16名，然而裁判裁定她在比赛中犯规，决定取消她的成绩，日本游泳协会对此表示不满，并向裁判提出申诉，一个小时过后，渡部的半决赛资格被恢复。在同日的半决赛上，她以1分7秒43的成绩排名全体第15名，没能晋级决赛。而在之后举行的200米蛙泳比赛上，她同样没能发挥出最佳状态，最终在半决赛上以2分25秒10止步。