北京时间8月3日，陈梦耗时1小时10分钟，在先输一局的情况下，以4-2（4-11/11-7/11-4/9-11/11-9/11-6）战胜头号种子孙颖莎，成功蝉联奥运会女单冠军，这也是国乒的奥运会女单10连冠。这个奖牌是陈梦生涯的第3枚奥运金牌，其奥运金牌数量追平马琳、张继科、李晓霞和丁宁。陈梦成为继邓亚萍和张怡宁之后，第3位卫冕奥运会女单冠军的球员。