2015年7月31日，马来西亚吉隆坡，国际奥委会主席巴赫宣布：中国北京获得2022年第24届冬季奥林匹克运动会举办权。北京创造了历史，成为第一个既举办过夏奥会又举办冬奥会的城市。

申冬奥成功后，国航金凤乘务组于2015年8月2日启程迎接中国申冬奥代表团。

2016年里约奥运会，是中国代表团有史以来出征距离最远的一次。从中国北京到巴西里约，直线距离大约为17300公里，最佳航线选择莫过于国航的北京-马德里-圣保罗航线。这是目前中国唯一一条飞往巴西的航线，也是飞行时间最短的航线，不用转机，全程也要24小时。

里约奥运会是中国参加的历届境外奥运会中派出体育代表团规模最大的一届，国航提前半年就开始为奥运会做保障准备。国航在T3航站楼开设了奥运专属值机柜台，为身材高大或有特别需求的运动员预留座位，保障训练及参赛所需的特殊规格器械。

奥运会结束后，国航派出一架777-300ER客机远赴里约，接奥运健儿回家。国航金凤乘务组也派出两个执飞组，赶在健儿们登机之前，将客舱布置一新。

机舱内悬挂五星红旗，欢迎标语装点其间，洒满鲜花的吧台上香槟、蛋糕为凯旋的健儿特别准备……

里约奥运会上，中国女排夺冠再次创造历史。回程前，女排姑娘们在社交媒体上晒出登机照片，表露出归国心切。网友纷纷表示，坐国航777-300ER的商务舱，姑娘们的大长腿终于能伸直了。

中国女排登机回国。

2016年8月23日晚，搭载着奥运代表团成员的CA604航班降落在北京首都国际机场。T3航站楼内外被粉丝和媒体堵得水泄不通。

里约奥运落幕了，而国航的奥运航班却还未结束。2016年8月27日，部分奥运健儿乘坐国航787-9梦想飞机飞赴香港等地进行交流。后续还有残奥会运动员930人次搭乘国航航班往返里约。