北京時間8月3日，陳夢耗時1小時10分鐘，在先輸一局的情況下，以4-2（4-11/11-7/11-4/9-11/11-9/11-6）戰勝頭號種子孫穎莎，成功蟬聯奧運會女單冠軍，這也是國乒的奧運會女單10連冠。這個獎牌是陳夢生涯的第3枚奧運金牌，其奧運金牌數量追平馬琳、張繼科、李曉霞和丁寧。陳夢成為繼鄧亞萍和張怡寧之后，第3位衛冕奧運會女單冠軍的球員。