W 2016 zdobyła złoty medal olimpijski na 100 m stylem klasycznym, pobijając czasem 1:04,93 s rekord olimpijski. Na dwukrotnie dłuższym dystansie była 12. z czasem 2:24,59 s. King płynęła także w amerykańskiej sztafecie zmiennej 4 × 100 m, którą wygrała w finale olimpijskim. W tym samym roku została także mistrzynią świata na krótkim basenie na 50 m stylem klasycznym z czasem 28,92 s oraz w sztafecie 4 × 50 m stylem klasycznym z czasem 1:43,27 s (rekord świata), a także wicemistrzynią na 100 m stylem klasycznym.