Amerykanka miała bronić w Rio de Janeiro tytułu mistrzyni olimpijskiej zdobytego cztery lata temu w Londynie. Williams potknęła się jednak na etapie trzeciej rundy, przegrywając 3:6, 4:6 z Ukrainką - Jeliną Switoliną (20. miejsce w rankingu WTA). Wcześniej liderka światowego rankingu przegrała również w deblu, gdzie występowała z siostrą - Venus. Niespodzianką zakończyło się również spotkania Hiszpanki - Garbine Muguruzy, która przegrała z Monicą Puig 1:6, 1:6. Po odpadnięciu Williams, która była rozstawiona z "jedynką", główną faworytką turnieju singla kobiet została Niemka Angelique Kerber. III runda singiel (K) - wyniki: Jelina Switolina (Ukraina, 15) - Serena Williams (USA, 1) 6:4, 6:3 Angelique Kerber (Niemcy, 2) - Samantha Stosur (Australia, 13) 6:0, 7:5 Monica Puig (Portoryko) - Garbine Muguruza (Hiszpania, 3) 6:1, 6:1 Madison Keys (USA, 7) - Carla Suarez Navarro (Hiszpania, 9) 6:3, 3:6, 6:3 Petra Kvitova (Czechy, 11) - Jekaterina Makarowa (Rosja) 4:6, 6:4, 6:4 Laura Siegemund (Niemcy) - Kirsten Flipkens (Belgia) 6:4, 6:3 Daria Kasatkina (Rosja) - Sara Errani (Włochy) 7:5, 6:2 Johanna Konta (W. Brytania, 10) - Swietłana Kuzniecowa (Rosja, 8) 3:6, 7:5, 7:5