绿色环保理念几乎贯穿于整个开幕式，然而，最别出心裁的一幕当数史上首个全绿奥运五环的诞生。各国代表团的每位运动员在入场时都被要求将一枚树种放置在道具“保温箱”中，入场式结束后，他们播下的树种已然“生根发芽”，组成了郁郁葱葱的全绿奥运五环。
拥有“地球之肺”（80%的亚马逊雨林位于巴西境内）的巴西，自1992年地球高峰会议于里约举办以来，在国际上一直处于引领或响应“节能减排”的先锋行列。然而，2016年里约奥运会的举办为其带来了不容小觑的碳排放挑战。里约市长8月4日发表讲话称，预计奥运会的直接碳排放量将达50万吨当量。据消息称，奥组委预计此次办会约需560万吨燃料，相当于碳排放量290万吨当量。
奥组会及里约市长均表示已采取多项减排措施，减排信心十足。奥组委购买了碳排放牌照，合作伙伴陶氏化学（DOW Chemical）支付约60%的费用，剩余费用由州政府承担。在奥运会场运营方面，会场内所有的销售食品使用可循环材料包装，所有的垃圾都将进行回收处理；奥运会场内使用生物柴油作为发电机燃料，并改进通风系统以减少空调使用率。在建筑物方面，为避免一次性建设结构的浪费，预计奥运会所使用逾70%场馆的建筑架构都是以往使用过的，包括举办开幕式的马拉卡纳体育场；手球体育场将于赛后拆除，取而代之的是四个新公立学校。
为了减少碳排放量，里约奥组委还甚至一度计划人工建造一片百万株原生树林，后受制于场地和预算问题，这项计划被迫搁浅。然而，这并非是里约奥运会因预算不足而终止的唯一项目。
早在2009年，里约奥组委就在一次建筑设计竞赛里相中了“太阳能城市塔”（SolarCityTower）的设计项目，入选的原因是其具备为整个“奥林匹克城”，甚至里约的部分区域供应能源的潜力。该项目由建筑设计公司RAFFA领衔设计，公司总部位于瑞士，成立于2008年，致力于研究新技术、发明和设计在建筑领域的应用。
“太阳能城市塔”的选址位于里约的柯东杜巴岛（Cotonduba），总设计高度为105米。在海岛上建造一栋垂直立体结构的建筑物是一个不小的挑战，该建筑物建成后将拥有整个巴西最蔚为壮观的俯瞰景色。其标志性将与里约热内卢基督像（Christ the Redeemer）平起平坐，后者坐落于里约国家森林公园中科科瓦多的山顶之上，耶稣张开双臂，俯瞰着整个城市，象征着巴西人民的热情和宽阔胸怀。它是里约甚至整个巴西的标志性建筑，也是世界新七大奇迹之一。
