15 sierpnia 2016 roku wywalczył złoty medal olimpijski zdecydowanie wygrywając rywalizację w wadze do 105 kg na Letnich Igrzyskach Olimpijskich 2016 w Rio de Janeiro. Uzyskał wówczas w dwuboju sumaryczny rezultat 431 kg (zdobywca srebrnego medalu ormiański sztangista Simon Martirosjan uzyskał wynik 417 kg), ustanawiając przy tym rekord olimpijski w podrzucie (237 kg). Tym samym Nurudinov zdobył dla Uzbekistanu pierwszy w historii medal olimpijski w podnoszeniu ciężarów oraz szósty medal dla tego państwa na olimpiadzie w Rio de Janeiro (drugi złoty – dzień wcześniej złoty medal olimpijski w wadze papierowej wywalczył uzbecki bokser Hasanboy Doʻsmatov).