Al juliol, Wevers va ser nomenada a l'equip holandès per als Jocs Olímpics d'estiu del 2016, i la seva germana Lieke també va formar l'equip. A les qualificacions del 7 d'agost, Wevers va marcar 14.408 en barres asimètriques i 15.066 en barra d'equilibri, passant a la final en quart lloc. El 15 d'agost, va guanyar la medalla d'or a la final de la barra d'equilibri amb una puntuació de 15,466, superant a les nord-americanes Laurie Hernandez i Simone Biles, que van guanyar plata i bronze. Aquesta va ser la primera vegada que una holandesa va guanyar una medalla individual en gimnàstica artística, la segona vegada que una holandesa va guanyar una medalla en gimnàstica artística després que l'equip neerlandès guanyés l'or en els seus Jocs Olímpics disputats a Amsterdam el 1928, i la segona vegada que un gimnasta holandès guanyava una medalla individual, després de la victòria d'Epke Zonderland a la barra fixa als Jocs Olímpics d'estiu del 2012. Wevers va ser seleccionada per ser abanderada del país en la cerimònia de cloenda.