Заключительный день Олимпийских игр в Токио начался с самого традиционного вида программы — мужского марафона. Главной интригой забега на 42,195 км было выступление действующего чемпиона — Элиуда Кипчоге из Кении. За пять лет, прошедших с его победы в Рио-де-Жанейро, спортсмен успел установить мировой рекорд, выиграть по два престижных марафона в Берлине и Лондоне и первым в истории выбежать из двух часов в экспериментальном забеге. С таким послужным списком Кипчоге был готов стать третьим в истории двукратным олимпийским чемпионом в марафоне.
В забеге, проходившем в Саппоро, приняли участие 106 бегунов. Многие из них не смогли добраться до финиша из-за высокой влажности и изнуряющей жары. Кипчоге же удалось справиться с погодными условиями и оторваться от основной группы примерно после 25-го км. Больше его никто не смог настичь, и 36-летний кениец отпраздновал победу с отрывом в 1:20 — самым большим в олимпийском марафоне с 1972 года.
Остальные медали были разыграны на финишной прямой между тремя спортсменами. Вторым стал Абди Нагейе, третьим закончил гонку Башир Абди. Оба они родились в Сомали, но представляют Нидерланды и Бельгию. Кениец Лоренс Чероно, имевший за плечами гораздо больше титулов, чем соперники, не смог с ними справиться и занял четвёртое место.
В целом 16-й день Олимпиады проходил под знаком заочного соперничества Китая и США за первое место в медальном зачёте. У спортсменов из Поднебесной имелось преимущество в две золотые медали, но у американцев было сразу несколько шансов на победу в четырёх видах спорта. В итоге они всё-таки добились своего и в третий раз подряд стали самой титулованной нацией на Играх.
Одна из золотых медалей была практически гарантирована в женском баскетболе. Американки не проигрывают с 1996 года и нередко в финале громят своих соперниц. На этот раз им пытались противостоять баскетболистки из Японии, которые никогда раньше не занимали даже четвёртого места. Матч закончился со счётом 90:75 в пользу США, в составе сборной которых Сью Бёрд и Дайана Таурази выиграли уже пятое золото — это рекорд для всех командных видов спорта.
А в женском волейболе американки отпраздновали свой первый успех. В финале они обыграли сборную Бразилии, не позволив ей зацепить хотя бы один сет. Для главного тренера США Карча Кирая эта победа стала четвёртой за карьеру — дважды он выигрывал олимпийское золото в зальном волейболе и один раз — в пляжном. Стоит отметить, что американки на этом турнире потерпели только оно поражение — от сборной России. Бронзовые медали в споре с Южной Кореей завоевали сербские спортсменки, которые пять лет назад дошли до финала.
У Сербии был ещё один повод для радости в воскресенье: сборная этой страны во второй раз подряд одержала победу в водном поло. В финале сербы одолели команду Греции, завоевавшую свою первую медаль в мужском турнире. В составе чемпионов стоит отдельно выделить Филипа Филиповича, Андрию Прлаиновича и Душко Пиетловича. Каждый из них к золотой и двум бронзовым наградам с прошлых соревнований добавил ещё по одной медали высшего достоинства.
В боксе состоялись финалы в четырёх весовых категориях. Здесь американские спортсмены могли бы выиграть ещё два золота, но оно им не досталось. Кубинец Энди Крус победил Кейшона Дэвиса (до 63 кг) и принёс Кубе четвёртую победу — таких успехов в боксе ни одна страна не добивались вот уже 17 лет. Супертяжеловес Баходир Джалолов из Узбекистана, у которого уже есть восемь выигранных боёв на профессиональном ринге, сокрушил Ричарда Тореза. У женщин два золота достались спортсменкам с Британских островов — ирландке Келли Харрингтон, взявшей верх над бразильянкой Беатриз Феррейра (до 60 кг), и британке Лорен Прайс, которая лишила последней надежды на золото сборную Китая и её представительницу Ли Цянь (до 75 кг).
Победа Прайс поставила точку ещё в одном командном противостоянии на этой Олимпиаде. После неё Великобритания уже твёрдо заняла четвёртое место в общекомандном зачёте, оставив позади российскую сборную. Ранее в копилку хозяев позапрошлых Игр уже легло золото Джейсона Кенни в кейрине — он стал семикратным олимпийским чемпионом и самым титулованным спортсменом в истории своей страны, обойдя другого велогонщика — Криса Хоя.
В этот же день вместе с Джейсоном выступала его жена Лора Кенни, которая в Токио к своим четырёх золотым медалям прибавила одну в мэдисоне. Но в своей фирменной дисциплине — омниуме — она на этот раз не блеснула и стала шестой. Победу одержала американка Дженнифер Валенте, второй стала японка Юми Кадзихара. Бронзу завоевала голландка Кирстен Уайлд — для обладательницы 16 наград чемпионатов мира это первая олимпийская медаль в карьере. Российская велогонщица Мария Новолодская, ранее сенсационно выигравшая бронзу в мэдисоне, заняла итоговую, 15-ю строчку.
В женском личном спринте удивительную победу одержала канадка Келси Митчелл. Она стала заниматься велоспортом только в 2017 году в возрасте 23 лет. В полуфинале Митчелл выбила из борьбы главную фаворитку Эмму Хинце из Германии, которая собрала всё спринтерское золото на последнем чемпионате мира, а затем победила в двух заездах украинку Елену Старикову, каждый раз опережая её менее чем на 0,07 секунды. Третье место заняла представительница Гонконга Ли Вайси.
После того как прозвучал финальный свисток ватерпольного матча за золото, завершилась вся спортивная программа Олимпийских игр в Токио. Официально они должны были закончиться в ходе традиционной церемонии закрытия на Японском центральном стадионе.
Во время этой церемонии состоялся парад спортсменов, ещё не уехавших домой после соревнований. Один представитель от каждой страны нёс своё знамя. Флаг Олимпийского комитета России был доверен двукратному чемпиону по вольной борьбе Абдулрашиду Садулаеву. В присутствии всех спортсменов состоялось награждение призёров в мужском и женском марафоне.
Ещё одной важной частью церемонии закрытия стала символическая передача эстафеты столице следующих Олимпийских игр, которые в 2024 году пройдут в Париже. Губернатор Токио Юрико Кокиэ передала флаг Международного олимпийского комитета его главе Томасу Баху, а тот вручил его мэру Парижа Анн Идальго. В честь этого события Национальный оркестр Франции сыграл гимн страны, к чему присоединился и космонавт Тома Песке, исполнивший партию на саксофоне прямо на орбите Международной космической станции.
В конце красочного мероприятия Бах объявил XXXII Олимпийские игры закрытыми и по традиции призвал молодёжь всего мира вновь собраться для участия в соревнованиях, только уже не через четыре, а через три года. Вслед за его словами погас олимпийский огонь.