本屆東京奧運會是呂小軍職業生涯的第三屆，倫敦奧運會中，呂小軍拿下男舉77公斤級冠軍。里約奧運會因體重劣勢，呂小軍屈居亞軍。目前男舉81公斤級挺舉和總成績世界紀錄都屬於呂小軍，分別是207公斤和378公斤。此役，呂小軍最大對手是意大利新秀皮左拉圖，他在今年歐錦賽上舉出挺舉206公斤，距離呂小軍保持的世界紀錄僅差1公斤。
抓舉環節，呂小軍第一把試舉165公斤失敗，第二把試舉165公斤成功，第三把試舉170公斤成功。對手皮左拉圖第一把試舉165公斤失敗，第二把試舉165公斤成功，第三把試舉168公斤失敗。呂小軍領先第二名的皮左拉圖5公斤。挺舉環節，呂小軍試舉197公斤、204公斤成功，皮左拉圖第一把試舉200公斤成功，第二把試舉203公斤失敗，第三把試舉210公斤失敗，呂小軍成功奪冠。
奪冠後，呂小軍非常淡定，他坦言自己有些遺憾。“我還在等待2016年里約奧運會冠軍，等待國際奧會的處罰決定。”五年前的里約奧運會，呂小軍因為體重劣勢屈居亞軍。不過，當時奪冠的哈薩克斯坦選手拉希莫夫日前被查出涉嫌興奮劑違規。如果對手最終被剝奪金牌，呂小軍可以實現奧運三連冠◆
