Van Rouwendaal won de gouden medaille op de 10 km open water bij de Olympische Zomerspelen 2016 in Rio de Janeiro, Brazilië, waar de 10 km voor de derde keer op het olympisch programma stond. Zij evenaarde hiermee Maarten van der Weijden die tijdens de eerste editie van de 10 km open water tijdens de Olympische Zomerspelen 2008 in Peking, China de eerste (Nederlander) was die de 10 km open water won.