2016年夏季奥林匹克运动会阿塞拜疆代表团参加2016年8月5日至8月21日在巴西里约热内卢举行的第三十一届奥林匹克运动会。这是阿塞拜疆独立后第六次参加夏季奥运。
经阿塞拜疆共和国国家奥林匹克委员会确认，该国派出包括42名男运动员和14名女运动员在内的共56名运动员参加本届奥运14个项目的比赛，这是该国独立后派出的规模最大的奥运阵容（截至2016年），在该国所参加的项目中，射箭、皮划艇激流、场地自行车以及铁人三项都是首次参赛。另外，代表阿塞拜疆参加本届奥运的运动员当中，有60%以上都是在阿塞拜疆国外出生。由于该国举重队存在严重的禁药问题，国际举重联合会剥夺了该国所有的参赛席位，该国也没能够派出一名举重运动员参加本届奥运。
代表阿塞拜疆参赛的运动员当中，有36人是首次参加奥运，另外的20人曾参加过往届奥运，在这20人当中，有9人曾在伦敦奥运获得过奖牌。
本届奥运阿塞拜疆队共获得包括1金7银10铜在内的共18枚奖牌，创下阿塞拜疆队单届奥运奖牌总数新高。18枚奖牌当中有9枚来自于摔跤项目，3枚来自于跆拳道项目，另外，该国在柔道、拳击和皮划艇项目上各获得两枚奖牌。
阿塞拜疆有一名女运动员在2016年欧洲射箭锦标赛上获得奥运资格，这是该国第一次获得射箭项目的奥运资格。
阿塞拜疆在田径项目上获得以下参赛资格（每个小项最多3名来自同一代表团的选手参加比赛）：
阿塞拜疆共有11名拳击运动员获得奥运资格。其中一人在世界拳击系列赛上获得资格，两人在2015年世界拳击锦标赛上获得资格，五人在奥运拳击欧洲区预选赛上获得资格，另外三人则在世界预选赛上获得资格。
阿塞拜疆在2015年世界皮划艇激流锦标赛上获得一个男子单人皮艇席位。
阿塞拜疆有一男一女两名运动员在2015年世界皮划艇竞速锦标赛上为该国争取到共三个项目的席位。
注：FA = 晋级A组决赛（争夺奖牌）；FB = 晋级B组决赛（非争夺奖牌）
根据2016年UCI欧洲巡回赛的结果以及女子公路自行车奥运吗，阿塞拜疆在奥运公路自行车项目上可派出一男一女参赛。
2016年世界场地自行车锦标赛结束后，阿塞拜疆有一名女运动员获得了女子竞速赛和女子凯林赛的参赛资格。
阿塞拜疆有一名击剑运动员在欧洲区预选赛上获得资格。
阿塞拜疆有两名体操运动员获得奥运资格，其中一人在2015年世界竞技体操锦标赛上直接获得资格，另一人则是在奥运体操测试赛上获得资格。
阿塞拜疆有一名艺术体操运动员在2015年世界艺术体操锦标赛上获得奥运资格。
阿塞拜疆有6名柔道运动员凭借世界排名获得奥运资格。
阿塞拜疆在2015年世界赛艇锦标赛上获得一个男子双人双桨席位。
注：FA=A组决赛（争夺奖牌）；FB=B组决赛（非争夺奖牌）；FC=C组决赛（非争夺奖牌）；FD=D组决赛（非争夺奖牌）；FE=E组决赛（非争夺奖牌）；FF=F组决赛（非争夺奖牌）；SA/B=A/B组半决赛；SC/D=C/D组半决赛；SE/F=E/F组半决赛；QF=1/4决赛；R=复赛
阿塞拜疆有一名射击运动员获分配到一个未使用席位，得以参加奥运。
注：Q = 晋级下一轮；q = 晋级铜牌赛（飞靶）
阿塞拜疆有两名游泳运动员获外卡邀请，取得奥运参赛资格。
阿塞拜疆共有四名跆拳道运动员获得奥运资格。其中一人凭借奥运排名直接获得资格，另外三人则在奥运跆拳道欧洲区预选赛上获得参赛资格。
阿塞拜疆有一名铁人三项运动员获得奥运资格。
阿塞拜疆共有14名摔跤运动员获得奥运资格。当中绝大多数选手都是在2015年世界摔跤锦标赛上获得资格，一人在奥运摔跤欧洲区预选赛上获得资格，另外三名选手则是在奥运摔跤世界预选赛1和2中获得资格。
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