Χωρίς επιβράβευση έμεινε η προσπάθεια της Βασιλικής Μιλλούση στον προκριματικό της ενόργανης γυναικών, στους Ολυμπιακούς Αγώνες Ρίο 2016, αφού δεν κατάφερε να πάρει μία βαθμολογία που θα της έδινε πιθανότητες πρόκρισης στον τελικό της δοκού ισορροπίας.
Η καταξιωμένη Ελληνίδα πρωταθλήτρια, η οποία συμμετείχε για τρίτη φορά σε Ολυμπιακούς Αγώνες, συγκέντρωσε 13,200 βαθμούς στη δοκό, παρουσιάζοντας ένα πρόγραμμα με συντελεστή δυσκολίας 6,00 και με αρκετά καινούργια στοιχεία. Ωστόσο, είχε κάποιες αστάθειες στην εκτέλεσή της και δεν μπόρεσε να φτάσει σε μία επίδοση πάνω από 14,500 β., όπως επιδίωκε, ώστε να είχε ελπίδες εισόδου στην προνομιούχο οκτάδα.
Η Βασιλική Μιλούση τερμάτισε στην 57η θέση στη δοκό ισορροπίας, μένοντας μακριά από τον καλό της εαυτό.