2016 erzielte Strýcová in Melbourne nach einem Sieg über die Weltranglistendritte Garbiñe Muguruza das Achtelfinale, in dem sie sich Wiktoryja Asaranka geschlagen geben musste. Anschließend kam sie in Dubai bis ins Finale, blieb dort jedoch gegen Sara Errani chancenlos. Nach einem Einzug in die vierte Runde von Indian Wells sowie ins Viertelfinale von Rom, stieß sie zum zweiten Mal nach 2014 in Birmingham ins Endspiel vor, in dem sie, wie auch in Rom, an Madison Keys scheiterte. Bei den Olympischen Spielen in Rio de Janeiro erreichte sie im Einzelwettkampf nach einem Sieg über Yanina Wickmayer die zweite Runde, in der sie erneut von Sara Errani geschlagen wurde. Im Doppel konnte sie sich gemeinsam mit Lucie Šafářová in einem rein tschechischen Duell um Platz Drei gegen Andrea Hlaváčková und Lucie Hradecká durchsetzten und Bronze gewinnen. Gegen Saisonende errang sie in Wuhan ein weiteres Viertelfinale und schloss das Jahr erstmals in den Top 20 der Einzelweltrangliste ab. Auch im Doppel war sie 2016 erfolgreich und feierte an der Seite von Sania Mirza mit dem Triumph bei den Turnieren in Cincinnati und Tokio sowie zusammen mit Karolína Plíšková weitere große Erfolge im Doppel.