Termin składania do MKOl ofert kandydatur minął 13 września 2007. Następnie do 14 stycznia 2008 kandydaci musieli w specjalnym kwestionariuszu odpowiedzieć na pytania MKOl. 4 czerwca 2008 spośród nadesłanych kandydatur wybrano cztery: Miasto Państwo Chicago Madryt Rio de Janeiro Tokio
Głosowanie Decyzja o tym, kto będzie organizatorem igrzysk olimpijskich w 2016 zapadła 2 października 2009 na 121. spotkaniu Międzynarodowego Komitetu Olimpijskiego w Kopenhadze. Członkowie MKOl-u wybrali spośród 4 kandydujących miast: Wyniki głosowania Miasto Państwo Runda 1 Runda 2 Runda 3 Rio de Janeiro 26 46 66 Madryt 28 29 32 Tokio 22 20 – Chicago 18 – –
Symbole igrzysk Maskotkami igrzysk zostały wybrane Vinicius i Tom, które zostały oficjalnie zaprezentowane w dniu 24 listopada 2014. Vinicius nosi imię od brazylijskiego poety i muzyka Viniciusa de Moraesa. Imię Tom pochodzi od Toma Jobima, brazylijskiego muzyka. Maskotki prezentują brazylijską przyrodę i mają cechy kotów, małp i ptaków. Mają one odzwierciedlać różnorodność kultury i ludzi w Brazylii. Imiona zostały wybrane w głosowaniu, a ten zestaw otrzymał 44% wszystkich głosów. Pozostałe propozycje imion dla maskotek to: Oba i Eba oraz Tiba Tuque i Esquindim.
Slogan Nowy świat (ang. A New World;