400 m stylem dowolnym kobiet – jedna z konkurencji pływackich, które odbyły się podczas XXXI Igrzysk Olimpijskich w Rio de Janeiro. Eliminacje i finał miały miejsce 7 sierpnia.
Katie Ledecky została pierwszą od 2000 roku Amerykanką, która zwyciężyła na tym dystansie. Ledecky w finale o prawie dwie sekundy poprawiła własny rekord świata, uzyskawszy czas 3:56,46. Srebrny medal wywalczyła Brytyjka Jazmin Carlin (4:01,23). Brąz, z czasem 4:01,92, zdobyła rodaczka Ledecky, Leah Smith.
Tuż za podium znalazła się Boglárka Kapás, która czasem 4:02,37 ustanowiła nowy rekord Węgier. Piąte miejsce zajęła Kanadyjka Brittany MacLean (4:04,69). Reprezentantki Australii Tamsin Cook (4:05,30) i Jessica Ashwood (4:05,68) uplasowały się odpowiednio na szóstej i siódmej pozycji. W swoim trzecim finale olimpijskim Francuzka Coralie Balmy (4:06,98) zajęła ostatnie miejsce.
Kilka godzin wcześniej, podczas eliminacji, Ledecky uzyskała czas 3:58,71 i jako pierwsza pływaczka na igrzyskach przepłynęła 400 m stylem dowolnym poniżej czterech minut.