Esimene hääletusvoor andis kohe üllatava tulemuse kui kihlvekontorite soosik Chicago toetus osutus kõige väiksemaks. Isiklikult Chicago valikut toetama sõitnud Ameerika Ühendriikide president Barack Obama pidi alla neelama mõru pilli. Hääled jagunesid esimeses voorus - Madrid 28, Rio de Janeiro 26, Tokyo 22 ja Chicago 18.

Teises hääletusvoorus langes konkurentsist välja 1960. aasta suveolümpia korraldaja Tokyo. Enim hääli sai 2. voorus ülekaalukalt Rio de Janeiro - 46. Madridi pooldas 29 ja Tokyo´t 20 ROK-i liiget.

Otsustavas, kolmandas hääletusvoorus oli Rio de Janeiro ülekaal Hispaania pealinna Madridi ees taaskord mäekõrgune 66-32. Nii jõudsid brasiillased olümpialinna valikul sihile neljandal katsel, Rio de Janeiro kandideeris ka 1936., 2004. ja 2012. aasta korraldusõigusele.

Seekordse valimiskampaania esindusfiguurid olid võitjalinnal Brasiilia president Luis Inacio Lula da Silva ja jalgpallilegend Pele.

ROK-i presidendi Jacques Rogge poolt teatavaks tehtud otsuse järel läks Copacabana rannas suuremaks karnevaliks. Uudisteagentuuri AP andmetel pani peo püsti umbes 50 000 inimest.

2016. aasta olümpialinna hääletamise reeglid:

Salajasel hääletusel saavad osaleda vaid ROK-i liikmed, va. president Jacques Rogge - linn, mis saab hääletusvoorus kõige vähem punkte, langeb välja.

Võitjaks saab linn, mis kogub 50% pluss ühe hääle või saab rohkem hääli viimases ehk kolmandas hääletusvoorus.

ROK-i liikmed, kes on pärit riigist, mille linn on kandidaadiks, ei saa niikaua hääletada, kuni see linn on veel konkurentsis. Seetõttu jäävad vähemalt esimesest hääletusvoorust kõrvale Anita DeFrantz ja Jim Easton (USA), Chiharu Igaya ja Shun-Ichiro Okano (Jaapan), JoaoHavelange ja Carlos Nuzman (Brasiilia) ning Juan Antonio Samaranch jr (Hispaania).

Seega saavad esimeses hääletusvoorus oma hääle anda 97 ROK-i liiget.

Tähtis asjaolu on see, et kui viimases voorus on kahe linna vahel hääled jaotunud võrdselt, võib hääle anda ROK-i president Rogge või ta annab ROK-i täitevkomiteele ülesande võitja otsustamiseks.