Azerbaidžānas olimpiskās delegācijas sastāvā 2016. gada Riodežanero spēlēs bija 56 sportisti, no tiem 42 vīrieši un 14 sievietes, kuri kopā piedalījās 18 dažādos sporta veidos. Šajās olimpiskajās spēlēs Azerbaidžāna pirmo reizi debitēja četros sporta veidos — loka šaušanā, slaloma airēšanā, treka riteņbraukšanā un triatlonā.[2] 2016. gada Riodežaneiro spēlēs piedalījās līdz šim lielākā Azerbaidžānas sportistu delegācija. Vairāk nekā 60% no Azerbaidžānas delegācijas sportistiem bija dzimuši ārpus valsts teritorijas, galvenokārt Austrumeiropā (it īpaši no Krievijas vai Ukrainas).[3] Pirmo reizi vasaras olimpiskajās spēlēs Azerbaidžāna netika pārstāvēta svarcelšanā, jo Starptautiskā Svarcelšanas federācija nolēma nepiešķirt dalības kvotas, saistībā ar vairākiem pozitīviem dopinga gadījumiem.[4] Azerbaidžānas karognesējs 2016. gada Riodežaneiro spēļu atklāšanas ceremonijā bija bokseris Teimurs Mammadovs, savukārt noslēguma ceremonijā bija cīkstonis Hadži Alijevs.[1][5]
Šajās olimpiskajās spēlēs Azerbaidžāna ieguva 18 olimpiskās medaļas (1 zelta medaļa, 7 sudraba un 10 bronzas medaļas), kas ir lielākais olimpisko medaļu skaits, ko līdz šim Azerbaidžāna ir izcīnījusi olimpiskajās spēlēs. Visvairāk medaļu — 9 medaļas tika izcīnītas cīņas sportā. Savukārt tekvondo tika izcīnīta vienīgā Azerbaidžānas zelta medaļa šajās olimpiskajās spēlēs, to paveica Radiks Isajevs. Kopā medaļas tika izcīnītas piecos olimpiskajos sporta veidos — boksā (2 medaļas), cīņas sportā (9 medaļas), džudo (2 medaļas), smaiļošanā un kanoe airēšanā (2 medaļas) un tekvondo (3 medaļas). Smaiļošanā un kanoe airēšanā Azerbaidžāna pirmo reizi izcīnīja medaļas, savukārt tekvondo tā pirmo reizi izcīnīja zelta medaļu. Marija Stadņika šajās olimpiskajās spēlēs izcīnīja savu trešo olimpisko medaļu tādējādi kļūstot par titulētāko Azerbaidžānas olimpieti. Smaiļotāja Inna Osipenko-Radomska savu medaļu klāstu papildināja ar vēl vienu bronzas medaļu, kopumā olimpiskajās spēlēs jau izcīnot 5 olimpiskās medaļas (pirmās četras tā izcīnīja pārstāvot Ukrainu).[6]