里约热内卢在于2007年初举办泛美运动会时，曾正式向国际奥委会递交专门信函申请申办2016年夏季奥运会。

这是里约热内卢继2004年和2012年两次申办奥运会失败之后，第三次提出申办奥运会。

最终确认七座城市申办2016年奥运会的其他城市还有：巴库(阿塞拜疆）、芝加哥(美国）、多哈(卡塔尔)、马德里(西班牙)、布拉格(捷克)、和东京(日本)。

北京时间2009年10月3日凌晨，国际奥委会第121次全会在丹麦首都哥本哈根进行，里约热内卢通过三轮投票击败西班牙马德里、美国芝加哥和日本东京，最终获得2016年第三十一届夏季奥林匹克运动会的举办权，巴西成为第一个举办奥运会的南美洲国家。