리세광은 16일(한국시각) 브라질 리우 올림픽 아레나에서 열린 2016년 리우올림픽 남자 도마 결선에서 1, 2차 시기 평균 15.691점을 기록했다. 리세광은 15.514점을 기록한 데니스 아블리아진(러시아)과 15.449점의 겐조 시라이(일본)를 따돌리고 금메달을 거머쥐었다.
1차시기에서 난도 6.4점의 드라굴레스쿠 파이크(무릎 펴고 앞으로 몸접어 2바퀴 공중돌며 반바퀴 비틀기)를 시도한 리세광은 착지가 다소 불안해 수행점수 9.216점을 얻었다. 합계 15.616점. 2차 시기에서 주무기인 난도 6.4점의 리세광(뒤로 몸굽혀 2바퀴 공중 돌며 1바퀴 비틀기)을 시도했다. 리세광은 착지까지 깔끔하게 성공시키며 수행점수 9.366을 더해 총 15.766점을 얻었다. 리세광은 코치와 함께 포옹하며 금메달을 확신했다.