Ende Oktober 1956 fand der ungarische Volksaufstand statt. Das ungarische Team bei den Olympischen Spielen 1956 in Melbourne wurde immer dann besonders von Exil-Ungarn gefeiert, wenn es im direkten Duell mit der Mannschaft der Sowjetunion antrat. Genau in dieser Rolle befand sich auch Ágnes Keleti mit der ungarischen Mannschaft. Mit 1,3 Punkten Rückstand gewann die ungarische Mannschaft Silber. In den Gerätefinals gewann Keleti am Stufenbarren und am Schwebebalken. Am Boden gewann sie gemeinsam mit der Russin Larissa Latynina Gold. Im Pferdsprung, ihrer schwächsten Disziplin, kam sie als 23. in die Wertung mit 0,7 Punkten Rückstand auf Latynina, die damit auch die Mehrkampfwertung gewann, mit 0,3 Punkten Vorsprung auf Keleti. Zum Abschluss der Wettbewerbe gewann die ungarische Mannschaft noch die Gruppengymnastik vor den Schwedinnen. Mit dem Ende der Olympiade beendete sie ihre Turnkarriere.