Ukrainę na Letnich Igrzyskach Olimpijskich 2016 reprezentowało 204 zawodników: 87 mężczyzn i 117 kobiet. Był to szósty start reprezentacji Ukrainy na letnich igrzyskach olimpijskich.
Zdobyte medale Medal Zawodnik Dyscyplina Konkurencja Rezultat Data20px Złoto Ołeh Werniajew 30px Gimnastyka ćwiczenia na poręczach mężczyzn 16,041 pkt 16 sierpnia20px Złoto Jurij Czeban 30px Kajakarstwo C-1 200 m mężczyzn 39,729 18 sierpnia20px Srebro Serhij Kulisz 30px Strzelectwo karabin pneumatyczny 10 m mężczyzn 204,6 pkt 8 sierpnia20px Srebro Ołeh Werniajew 30px Gimnastyka wielobój indywidualnie mężczyzn 92,266 pkt 10 sierpnia20px Srebro Olha CharłanOłena KrawaćkaAlina KomaszczukOłena Woronina 30px Szermierka szabla drużynowo kobiet W finale uległy reprezentacji Rosji 30:45. 13 sierpnia20px Srebro Żan Bełeniuk 30px Zapasy styl klasyczny waga do 85 kg mężczyzn W finale uległ reprezentantowi Rosji Dawitowi czakwetadze 2:9. 15 sierpnia20px Srebro Pawło Tymoszczenko 30px Pięciobój nowoczesny mężczyźni 1472 pkt 20 sierpnia20px Brąz Olha Charłan 30px Szermierka szabla indywidualnie kobiet W pojedynku o brązowy medal pokonała reprezentantkę Francji Manon Brunet 15:10.