На мировом первенстве 2015 года Владинова смогла попасть в десятку сильнейших по итогам индивидуального многоборья. Этот результат принёс болгарской сборной лицензию на участие в индивидуальном многоборье на летних Олимпийских играх 2016 года в Рио-де-Жанейро. На Олимпийских играх Владинова уверенно преодолела квалификационный раунд в многоборье, набрав 70,966 баллов, что позволило занять 6-е место. В финале наиболее успешно болгарская гимнастка выступила в упражнении с булавами, показав 4-й результат среди финалисток, однако невысокие результаты по итогам остальных упражнений позволили Владиновой занять лишь итоговое 7-е место. При этом в финале итоговый результат Невяны (70,733) оказался меньше, чем в квалификации.