任天堂より2016年発売予定のWii U/ニンテンドー3DS用ゲームソフト。任天堂とセガの共同開発。
『マリオ&ソニック AT 北京オリンピック』『マリオ&ソニック AT バンクーバーオリンピック』『マリオ&ソニック AT ロンドンオリンピック』『マリオ&ソニック AT ソチオリンピック』と続くマリオ&ソニックシリーズの第5弾で、任天堂のマリオシリーズのキャラクターとセガのソニックシリーズのキャラクターが、2016年リオデジャネイロオリンピックを舞台に競演するスポーツゲーム。
陸上競技の100mや新体操、卓球などの定番競技はもちろん、開催国ブラジルの国技サッカーなど、様々な競技を収録している。
Wii U版には新競技の7人制ラグビー、ニンテンドー3DS版にはオリンピック競技としては120年ぶりの復活となるゴルフを収録するなど、収録競技は対応ハードによって一部異なる。