Han deltok i Britisk mesterskap i friidrett 2016, og vant der 200 meter, to hundredeler foran Danny Talbot. Han nådde finalen på 200 meter under Sommer-OL 2016, og målfoto måtte til for å skille mellom Gemili og Christophe Lemaitre fra Frankrike, da begge løp inn på 20,12 sekunder. Lemaitre ble målt til 20,116 sekunder, og fikk bronsen, foran Gemili som ble målt til 20,119 sekunder. Han satte ny personlig rekord på 200 meter under Diamond League-finalen i Memorial Van Damme, med 19,97 sekunder, og kom der på andreplass. Han kom dermed på femteplass sammenlagt på 200 meter i Diamond League 2016, med 12 poeng.