Leedu osales Rio de Janeiros toimunud 2016. aasta suveolümpiamängudel. See oli üheksas kord, mil Leedu oma koondisega suveolümpial esines, ning seitsmes kord järjest.
Mindaugas Griškonis ja Saulius Ritter võitsid sõudmises hõbemedali meeste kahepaadis ning Milda Valčiukaitė ja Donata Vištartaitė pronksmedali naiste kahepaadis. Aurimas Didžbalis võitis pronksmedali tõstmises ning Aurimas Lankas ja Edvinas Ramanauskas aerutamises.
Leedut esindas 67 sportlast 15 spordialal. Olümpiapääsme said järgmised sportlased: