Bei den Olympischen Sommerspielen in Rio de Janeiro schlug Garcia zum Auftakt des Einzelwettbewerbs Teliana Pereira, bevor sie in der zweiten Runde gegen Johanna Konta ausschied. Enttäuschend war das Abschneiden der French Open-Siegerinnen im Damendoppel, wo Garcia und Mladenovic an Nummer zwei gesetzt bereits in Runde eins am japanischen Duo Misaki Doi und Eri Hozumi scheiterten. Im Mixed-Wettbewerb führte Garcia zusammen mit Nicolas Mahut sogar die Setzliste an, doch auch in dieser Disziplin folgte bereits zum Auftakt das überraschende Aus gegen die brasilianische Paarung Teliana Pereira und Marcelo Melo. bereits zum Auftakt. Trotz der enttäuschenden Leistungen bei Olympia, konnte sie bei den US Open sowie in Peking zum ersten Mal in die dritte Runde vorstoßen und das Jahr erstmals unter den besten 30 der Welt beenden, nachdem sie in Limoges erneut das Endspiel erreichte, dieses Mal aber gegen Jekaterina Alexandrowa verlor. 2016 erreichte Garcia mit Frankreich erstmals seit 2005 wieder das Finale des Fed-Cups. Im Endspiel gegen Tschechien, das die Französinnen mit 2:3 verloren, gewann Garcia gegen Petra Kvitova und Karolína Plíšková beide Einzelpartien, das entscheidende Doppel jedoch verlor sie gemeinsam mit Mladenovic gegen Plíšková und Barbora Strýcová. Für ihren Einsatz wurde sie im Anschluss mit dem Fed-Cup-Heart Award geehrt. Darüber hinaus wählte sie die WTA zusammen mit ihrer Doppelpartnerin Kristina Mladenovic zum WTA “Doubles Team of the Year” gewählt.