2016 feierte Walsh mit seinem Sieg bei den Hallenweltmeisterschaften in Portland seinen ersten Titelgewinn bei internationalen Meisterschaften. Im Wettkampfverlauf steigerte er seine Hallenbestleistung dreimal auf letztlich 21,78 m. Auch in der Freiluftsaison zeigte er mit zweiten Plätzen beim Shanghai Golden Grand Prix, beim Prefontaine Classic und bei den London Anniversary Games sowie einem Sieg bei der DN Galan in Stockholm konstant gute Leistungen. Bei den Olympischen Spielen in Rio de Janeiro gewann er mit 21,36 m die Bronzemedaille hinter den beiden US-Amerikanern Ryan Crouser (22,52 m) und Joe Kovacs (21,78 m). Neun Tage später traf er beim Meeting de Paris erneut auf Crouser und Kovacs und setzte sich dieses Mal mit einem neuen Ozeanienrekord von 22,00 m durch. Eine weitere Steigerung gelang ihm fünf Tage später bei der Weltklasse Zürich. Hier siegte er mit 22,20 m und gewann damit zugleich die Disziplinenwertung in der IAAF Diamond League.