בענפי הכדור זכו הברזילאים בשתי מדליות זהב. לראשונה בהיסטוריה הצליחה נבחרת הכדורגל, מחוזקת בניימאר, לזכות במדליית זהב אולימפית, לאחר שגברה על גרמניה בבעיטות הכרעה. ניצחון זה היווה סגירת מעגל עבור הברזילאים, ששנתיים קודם לכן ספגו מידיה של גרמניה את התבוסה הקשה בתולדותיהם, 7-1, בשלב חצי הגמר של מונדיאל 2014 אותו אירחו. הנבחרת השנייה שזכתה במדליית זהב הייתה נבחרת הכדורעף, שגברה במשחק הגמר על נבחרת איטליה. נבחרת הנשים בכדורגל סיימה במקום הרביעי, לאחר שהפסידה בבעיטות הכרעה לנבחרת שוודיה, ובמשחק על מדליית הארד הפסידה 2-1 לקנדה. נבחרת הנשים בכדורעף סיימה ללא הפסד את שלב הבתים, אך נכנעה לנבחרת סין ברבע הגמר, והודחה. גם נבחרת הנשים בכדוריד סיימה בראש הבית בשלב המוקדמות, אך הודחה בידי נבחרת הולנד בשלב רבע הגמר. נבחרת הגברים הודחה אף היא בשלב רבע הגמר, בידי צרפת. נבחרות הכדורמים סיימו שתיהן במקום השמיני.