拜爾斯在東京第二次參加奧運會時，因心理原因退出了個人全能、自由體操以及跳馬和高低槓比賽項目，僅在平衡木項目中摘得一枚銅牌。此外，她還收穫一枚團體銀牌，在團體決賽中只參加了跳馬項目。
前美國體操隊隊醫拉里·納薩爾被曝性醜聞後，10月，美國體操奧運冠軍拜爾斯、亞歷山德拉·萊斯曼和麥凱拉·馬羅尼呼籲解散美國奧林匹克和殘奧會委員會（USOPC）領導層。她們表示，2015至2016年調查納薩爾醜聞細節時在任的一些USOPC高官如今仍在該機構擔任要職。結果，拜爾斯不得不到參議院就此案作證。
拜爾斯的奧運成績為4金1銀2銅。此外，她還在世錦賽奪金19枚。