A 2016-os esztendő sportsikerekben gazdag időszak volt Hosszú Katinka számára, aki január 6-i sajtótájékoztatóján széttépte az úszószövetség 12 milliós szerződését. Az akkor még "csupán" világ- és Európa-bajnok úszó úgy vélte, nem teljesülnek azok a feltételek, amelyeket néhány héttel korábban kért. Mint fogalmazott, nem pénzt akart, hanem azt, hogy a szövetség végezze a dolgát. Gyárfás Tamás, a Magyar Úszószövetség (MÚSZ) azóta már lemondott elnöke akkor azt kérte, hogy Katinka pontosabban fogalmazza meg, milyen víz alatti kamerára, s további felszerelésre van szüksége.
A sajtótájékoztató végén Kiss László, az úszóválogatott akkori szövetségi kapitánya szeretett volna beszélni Hosszú Katinkával, aki azonban nem állt vele szóba. A szakember először másnap lemondott, majd végül áprilisban távozott az úszók szövetségi kapitányi posztjáról, miután kiderült, hogy 1961-ben két másik társával együtt elítélték nemi erőszak miatt. Hosszú Katinka, és párja, Shane Tusup azonban az őt követő szövetségi kapitánnyal, Hargitay Andrással sem találta a közös hangot.
Eközben Katinka nem pihent, járta a nagyvilágot, s sorra nyerte a pénzdíjas versenyeket. Január végén a vizes sportokat tömörítő nemzetközi szövetség (FINA), akárcsak egy évvel korábban, Hosszú Katinkát választotta a világ legjobb női úszójának.
Májusban pedig a londoni Európa-bajnokságon növelte tovább éremkollekcióját, ahol három egyéni szám mellett a női 4x200 méteres gyors váltó tagjaként is győzni tudott, illetve 100 háton még egy ezüstöt is bezsebelt. Úgy tűnt, hogy jól sikerült a felkészülés az év csúcseseményére, a riói ötkarikás játékokra.
Augusztusban pedig eljött a várva várt pillanat, s megvalósította élete álmát, olimpiai bajnok lett. Első versenyszámában, 400 vegyesen nagy fölénnyel, döbbenetes világcsúccsal nyert, ugyanis két másodpercet javított a korábbi rekordon. "Azt tudtam csinálni, amit edzésen. Olyan érzésem volt, mintha edzésen lennék, olyan felszabadultan tudtam úszni" - nyilatkozta győzelme után Hosszú Katinka, akinek amúgy az is volt a hangoztatott célja, hogy felszabadultan úszhasson.
Másnap másodszor is leiskolázta a mezőnyt, noha 100 háton nem tudott akkora fölénnyel győzedelmeskedni. Ijesztően lassan kezdett, 50 méternél mindössze hatodikként fordult. Aztán gyorsan kiderült, hogy pontosan tudja, mit csinál, 25 méterrel a vége előtt befogta az élmezőnyt, az utolsó métereken pedig annyira belehúzott, hogy végül három tizedmásodperces előnnyel, 58:45-ös új országos csúccsal nyert.
„Tegnap azt mondtam, hogy ez a 100 méter hát olyan, hogy az 1. helytől a 8-ig bármi lehet. Most kijött, hogy hányszor versenyeztem az elmúlt 4 évben. Nagyon magabiztosan álltam fel, és tudtam, ha ki kell magamból hoznom a maximumot, azt meg tudom csinálni. Sikerült elérnem, hogy nem aggódom azon, mi lesz a végeredmény, hanem tényleg a kivitelezésre koncentrálok. Ez azért nem egyszerű, amikor olimpiai döntőben áll fel az ember. Még nem fogtam fel, már az eredményhirdetés alatt is próbáltam a 200 vegyesre koncentrálni. Elég hihetetlen, hogy 100 háton olimpiai bajnok vagyok. Persze, álmodoztam, meg aztán beszéltünk is róla, milyen jó lenne, ha összejönne. Nagyon örülök, hogy itt van a családom és támogat. A holnapi 200 vegyes döntőjében szeretnék egyéni csúcsot úszni" - nyilatkozta az akkor még "csak" kétszeres olimpiai bajnok úszó. Másnap aztán olimpiai csúccsal meg is szerezte harmadik aranyérmét.
„Még mindig nem fogom fel, hogy háromszoros olimpiai bajnok vagyok. Mondjuk, az volt a cél, hogy úgy ússzak itt, mint egy átlagos versenyen" – mondta Hosszú, aki saját bevallása szerint amit lehetett, mindent elrontott 200 méter vegyesen, példaként említette a fordulókat és a rajtot. „Nagy szerencse és a sok munkának köszönhető, hogy így is nyertem.” Hosszú ezzel beállította Egerszegi Krisztina magyar rekordját az egy olimpián szerzett úszóaranyérmek tekintetében, s még arra is esély mutatkozott, hogy a sportágtól független magyar csúcsot beállítja, ami Keleti Ágnes nevéhez fűződik. A fantasztikus tornász 1956-ban Melbourne-ben négy aranyat nyert. Hosszú 200 háton is aranyesélyesként ugrott medencébe, s szinte az utolsó pillanatig vezetett is. Végül az amerikai Maya DiRado bravúros benyúlással és nagy hajrával hat századmásodperccel megelőzte Katinkát, aki így is hihetetlen éremcsokorral, három arannyal és egy ezüsttel zárta brazíliai szereplését. Sikereivel pedig nagyban hozzájárult ahhoz, hogy Magyarország a 12. helyen zárjon az éremtáblázaton.
„Az elmúlt négy évben erre tettünk rá mindent. Az embereknek, amikor azt mondják, őrültek vagyunk, valószínűleg igazuk van, mert ezért a célért akár a tűzön is keresztül mentünk volna. Hihetetlen, hogy minden így összejött" - nyilatkozta az olimpia után, s jóformán pihenő nélkül készült tovább az év hátralévő versenyeire. Még saját klubot is alapított Iron Aquatics Club néven, amit saját elmondása szerint azért hozott létre, hogy valamit visszaadjanak a magyar úszósportnak és felhalmozott tudásukkal, tapasztalatukkal tovább fejlesszék azt. Az ősz folyamán is rendíthetetlenül gyűjtötte az érmeket, s egymás után ötödször végzett az összetett pontverseny élén az úszók pénzdíjas rövidpályás világkupa-sorozatában, ahol összesen 103 érmet gyűjtött az idén, ebből 73 az arany. A kilenc állomásból álló, 2,178 millió dollár összdíjazású vk-széria legjobbjaként a 100 ezer dolláros (28,35 millió forint) különdíjat is bezsebelte, a teljes idényben nyújtott alakításaiért pedig összesen 386 750 dollárt (109,7 millió forint) kapott.
November közepén pedig ismét "robbant a bomba", a Facebook-oldalán szólította fel az Magyar Úszószövetség elnökét, Gyárfás Tamást, hogy mondjon le, mert szerinte jelenleg ő a magyar úszásra legártalmasabb tényező. Nyilatkozatának előzménye, hogy Gyárfás néhány nappal ezelőtt az egyik napilapnak azt mondta, az utóbbi időben semmilyen felhangot nem hallott Hosszútól, s úgy véli rendeződött a viszonyuk. A következő napokban több úszótársa kiállt a háromszoros olimpiai bajnok mellett, amire a szövetség úgy reagált, hogy várja a sportolók konkrét kéréseit. Végül november végén lemondott elnöki pozíciójáról Gyárfás Tamás, aki a szervezet januári tisztújító közgyűléséig még ellátja feladatait.
Decemberben aztán Hosszú Katinka egymás után harmadszor lett az év női úszója, a díjat pedig a Windsorban, a rövidpályás világbajnokság helyszínén vehette át, ahol végül hét számban győzni tudott, emellett két ezüstöt is bezsebelt. Ezzel pedig egy újabb rekordot állított be, a rövidpályás világbajnokságok történetének legjobb szereplésével zárt, ugyanis korábban még senki sem szerzett - a váltókat is beleértve - hét aranyérmet. A győzelmeket azóta is folyamatosan gyűjti, a lapzártánk után befejeződött lausanne-i viadalon is sorra gyűjtötte az aranyakat. Hosszú Katinka tehát méltóképp zárta az esztendőt, amelyben sikert sikerre halmozott.