Serena Williams là nhà đương kim vô địch nội dung đơn nữ, nhưng để thua trước Elina Svitolina ở vòng 3.[5] Tay vợt người Puerto Rico không được xếp hạng hạt giống Monica Puig giành huy chương vàng sau khi đánh bại số hai thế giới người Đức Angelique Kerber ở chung kết với các tỉ số 6–4, 4–6, 6–1.[6] Đây là tấm huy chương vàng Thế vận hội đầu tiên của Puerto Rico trong khi Puig là nữ vận động viên đầu tiên giành huy chương Olympic của quốc gia này.

Ở nội dung đơn nam, Andy Murray của Anh Quốc là người vô địch bốn năm về trước. Novak Djokovic là hạt giống số một và đang trên đường hoàn tất Slam Vàng sự nghiệp. Tuy vậy anh bị người giành huy chương đồng năm 2012 Juan Martín del Potro loại ngay ở vòng một.[7] Murray bảo vệ thành công tấm huy chương vàng sau khi chiến thắng del Potro ở chung kết với tỉ số các séc là 7–5, 4–6, 6–2, 7–5.[8] Murray trở thành người đầu tiên, cả nam lẫn nữ, giành vàng ở nội dung đánh đơn trong hai kỳ Olympic liên tiếp.

Serena và Venus Williams là nhà đương kim vô địch trong tám năm qua và là hạt giống số một nội dung đôi nữ, nhưng thua cặp đội của Cộng hòa Séc là Lucie Šafářová và Barbora Strýcová ngay tại vòng một. Thất bại này là thất bại đầu tiên, đồng thời chấm dứt chuỗi 15 trận toàn thắng của đôi vợt người Mỹ ở Thế vận hội.[9] Cặp vận động viên của Nga Ekaterina Makarova và Elena Vesnina chiến thắng 6–4, 6–4 trong trận chung kết trước Timea Bacsinszky và Martina Hingis.[10] Thất bại này khiến Martina Hingis không thể trở thành nữ tay vợt thứ năm hoàn tất Slam Vàng sự nghiệp ở nội dung đôi.

Tại cuộc thi đấu giữa các đôi vợt nam, Bob và Mike Bryan là đương kim vô địch, nhưng rút lui khỏi giải do lo ngại về vấn đề sức khỏe.[11] Cặp hạt giống số một Pierre-Hugues Herbert và Nicolas Mahut của Pháp thua ở vòng một trước Juan Sebastian Cabal và Robert Farah tới từ Colombia. Marc López và Rafael Nadal của Tây Ban Nha giành huy chương vàng sau khi hạ gục Florin Mergea và Horia Tecău của Rumani 6–2, 3–6, 6–4 trong trận chung kết.[12]

Victoria Azarenka và Max Mirnyi là đương kim vô địch ở nội dung đôi nam nữ, tuy nhiên đã không thể bảo vệ danh hiệu này sau khi Azarenka rút lui vì đang mang thai.[13] Cặp đôi Bethanie Mattek-Sands và Jack Sock mang về tấm huy chương vàng duy nhất của Mỹ trong môn quần vợt tại Rio sau khi vượt qua cặp vận động viên đồng hương Venus Williams và Rajeev Ram với các tỉ số điểm 6–7(3–7), 6–1, [10–7].