Aunque el título de este juego ilustra su contenido... en él encontraremos una serie de eventos olímpicos en los que competirá el equipo de Mario contra el equipo formado por Sonic. En la consola portátil de Nintendo se podrá jugar a fútbol o ping-pong, mientras que en WiiU a fútbol, rugby o vóley playa.
Río 2016 consta de catorce eventos olímpicos entre los que se encuentran, además de los anteriormente citados, los 100m, natación, tiro con arco o boxeo, y novedades como gimnasia o rugby a siete. Asimismo, los eventos deportivos como el fútbol, rugby a siete y vóley playa contarán con otro modo especial llamado "modo desafío" donde las reglas serán diferentes y habrá características especiales para jugar estos tres deportes de una forma nueva y (se supone) divertida.
