Den bis dahin größten Erfolg ihrer Karriere feierte Wambui bei den Olympischen Spielen in Rio de Janeiro. Mit einer persönlichen Bestleistung von 1:56,89 Minuten belegte sie im 800-Meter-Lauf den dritten Rang hinter der Südafrikanerin Caster Semenya und Francine Niyonsaba. Das Ergebnis wurde in den Medien kontrovers diskutiert, da alle drei Medaillengewinnerinnen als hyperandrogen gelten. Damit wurde eine Debatte erneut befeuert, die bereits mit Semenyas Sieg bei den Weltmeisterschaften 2009 und dem daraufhin folgenden Geschlechtstest begonnen hatte.