Ahí arrancó un camino que acabó el 20 de agosto de 2016 en Río de Janeiro, donde la gimnasta se despedía del primer nivel de la mejor manera posible, nada menos que con la mejor actuación de su carrera en una gran competición internacional, lo que le valía un diploma olímpico con la octava plaza que es la mejor posición de una española en el concurso individual desde Barcelona 92.
Un final soñado para la carrera de la leonesa, que lograba la clasificación para los que serían sus terceros Juegos Olímpicos en el Campeonato del Mundo de Stuttgart, en el que era décima. Antes había estado en Atenas 2004 en la modalidad de conjuntos, quedó apartada de la carrera por los Juegos de Pekín, pero regresó en Londres 2012 firmando la 14ª plaza, buscando en Río el sueño de estar en una final olímpica.
Carolina fue la única gimnasta en la final olímpica sin vinculación con el este de Europa Venía Carolina en una gran forma en los meses previos a viajar a Brasil como demostró en la Copa del Mundo de Guadalajara y en el Campeonato de España que acogió la localidad alcarreña y en la que la leonesa logró el récord de títulos superando a Almudena Cid con nueve.
Buenas sensaciones antes de unos Juegos Olímpicos a los que llegó de la mano de Ruth Fernández, alma del Club Ritmo y su entrenadora desde los siete años, parte más que importante de su carrera deportiva. Las dos se plantaban en Brasil con la ilusión por bandera con el primer objetivo de lograr clasificarse para la final, a la que accedían las 10 primeras clasificadas de las 26 participantes que debían realizar sus cuatro ejercicios sumándose la puntuación de todos ellos, ya que en los Juegos Olímpicos solo se tiene en cuenta el total y no hay finales por aparato.
Firmó una sensacional clasificación la leonesa, que dejó sentenciado su pase a la final a falta de la última rotación. Fue de menos a más Carolina, que arrancó con el aro en una actuación correcta pero no brillante que la dejaba en el undécimo puesto provisional. Sin embargo, un emotivísimo ejercicio de pelota dedicado a su hermano fallecido la llevó hasta los 17.750 puntos y la octava plaza que aclaraba la presencia en la final. Pero faltaría confirmarlo en las dos rotaciones restantes, aunque sobró una al firmar Carolina un sensacional ejercicio de mazas, su talismán, que le permitió firmar el sexto mejor parcial 17.833 y ascender hasta el séptimo puesto general, posición que confirmó con la cinta, en la que logró la peor nota de sus cuatro aparatos, pero que le sirvió (70.515 en el total) para estar en la final del día siguiente, donde podría disfrutar de una despedida de ensueño con las mejores del mundo.Con 30 años Carolina Rodríguez se metía en una final olímpica en la que bastaba con mirar a las edades de sus contrincantes para darse cuenta de la magnitud de la gesta. La más mayor de sus rivales tenía entonces 23 años (Rizaditnova) y la media superaba por poco los 20. Además, la leonesa era la única gimnasta ajena a Europa del Este en alcanzar esa final olímpica, en la que se encontraban las dos rusas (Mamun y Kudryatseva, a la postre oro y plata), una ucraniana (Rizaditnova, que fue bronce), las bielorrusas Staniouta y Halkina, la coreana entrenada en Rusia Son, la búlgara Vladinova, la azerí nacida en Ucrania Durunda y la francesa nacida en Minsk Moustafaeva.Fue octava en una final en la que se ganó al público, que abucheó dos de las notas que recibió la leonesaUna excepción en la regla que demostró poder luchar con sus propias armas contra la norma establecida. Una final para disfrutar que comenzó ligeramente mejor que la clasificación en el aro, en el que Carolina mejoró un poco su puntuación aunque quedándose en el noveno puesto tras esa primera rotación marcándose ya el objetivo de ese diploma olímpico que se otorga a los ocho primeros de cada competición.Siguiendo con el guión que marcó en la clasificación, Carolina volvió a emocionar con la pelota ganándose al público que coreó varios ‘olés’ durante su ejercicio y abucheó sin miramientos la nota recibida por la leonesa, un 17.683 que empeoraba lo logrado el día anterior. Sin embargo, le valió para aprovechar los errores de Moustafaeva y Durunda para alzarse a la octava plaza y quedarse con la séptima a tiro a falta de la mitad del concurso.Los nervios apretaban entonces incluso a las candidatas a las medallas, pero no a la veterana Carolina, que mantuvo la regularidad para, a pesar de lograr una peor nota (también abucheada por el público) en las mazas, le permitían mantener la octava plaza, que confirmaría con la cinta no sin emoción, ya que en los instantes finales ésta se le caía restando nota y no alcanzando los 17 puntos, que no influirían en laposición final.Con Ruth Fernández y la propia Carolina abrazadas entre lágrimas tras el que iba a ser el último ejercicio de su carrera, la rítmica española volvía a situarse entre las mejores de la mano de una leonesa que ponía, con una destacada actuación, punto y final a una carrera de ensueño.«Más feliz que las medallistas»Tras ese soñado diploma olímpico, Carolina Rodríguez reconocía estar «más feliz que las que han subido al podio». Así, dejaba claro que «no hay mejor sitio para decir adiós», bromeando incluso con que «después de estar en una final olímpica retirarme en un Europeo o en una Copa del Mundo me parecería una ‘pijada’». 
Sobre la competición, reconocía haberse quedado sorprendida con el público del concurso, del que afirmó «ha sido bestial, estaba volcado conmigo, cuando he visto que abucheaban dos notas me he quedado... no pensaba que estando a 9.000 kilómetros de casa me fuesen a apoyar así, me he quedado enamorada».Carolina lograba en Río un diploma «que sabía que podía conseguir, lo he dicho un millón de veces, no me salían ni las lágrimas porque necesitaba saborearlo». Emocionada sí que estaba su entrenadora, una Ruth Fernández que «quería ese final para mí».
Sí fueron esos Juegos Olímpicos su última competición hasta la fecha en el gran escenario internacional, pero no la última vez que Carolina Rodríguez se enfundó las mallas en un tapiz de un torneo. Tras recibir la medalla de bronce de la Real Orden del Mérito Deportivo, Carolina compitió en la Liga de Clubes de Italia así como con el Ritmo en 2017 y, en la que es su última competición hasta la fecha, este mismo 2020.