Diogo Carvalho foi 19º na classificação geral dos 200 estilos nos Jogos Olímpicos do Rio 2016 com 2.00,17. O nadador do Clube dos Galitos não conseguiu o apuramento para as meias-finais da prova onde esteve Alexis Santos que foi 12º. O português terminou em 5º na 1ª meia-final, com 2.00,08, registo que lhe deu o 12.º lugar, a terceira melhor classificação da natação portuguesa em Jogos Olímpicos depois do 7.º e 9.º resultado de Alexandre Yokochi nos 200 bruços, respetivamente em Los Angeles 1984 e Seul 1988.