在小組賽中，中國女排的表現不佳，僅戰勝意大利和波多黎各，卻輸給了荷蘭、塞爾維亞和美國，2勝3負僅排名小組第四。但在1/4決賽中，中國女排打出經典一戰，最終3比2力克東道主巴西女排昂首晉級四強。在半決賽中，中國女排3比1復仇荷蘭女排晉級決賽。此番對陣在小組賽中曾經0比3輸球的對手，中國女排也希望能夠再度復仇，時隔12年再度奪得奧運會金牌。首局比賽，中國隊19比25告負，第二局中國隊25比17扳回一局，總分和塞爾維亞隊戰成1比1平。

　　第三局的比賽，兩隊在開局均有一些失誤，塞爾維亞加強了攔網，這讓中國隊的進攻受挫，以2比4暫時落后。隨后塞爾維亞大力發球失誤，緊接著中國隊探頭得分，將比分扳成5比5平。在6平之后，徐云麗快攻得手，隨后惠若琪攔網得分，中國隊8比6反超取得領先，塞爾維亞隊請求暫停。

　　暫停之后，中國隊依舊表現強勢，而塞爾維亞則有些波動，扣球屢屢被攔，攔網也出現觸網的失誤，中國12比8擴大領先優勢。在袁心玥背飛成功后，惠若琪又攔網得分，中國隊15比10領先，塞爾維亞再度請求暫停。

　　這一次暫停后，中國連續防反得分，而塞爾維亞則失誤連連，中國隊19比11大比分領先。關鍵時刻塞爾維亞發球盯死惠若琪，這使中國隊的一傳遭到破壞，塞爾維亞將分差縮小至15比20，中國隊請求暫停。暫停后，塞爾維亞再得兩分，追成17比20。關鍵時刻，徐云麗短平快得分，中國終于頂過這一輪。隨后米哈伊洛維奇發球得分，拉西奇攔網得手，塞爾維亞將比分追成21比22，中國隊再度請求暫停。郎平指導要求大家耐心點，不要想著趕緊拿下這一局。

　　暫停之后，中國隊穩住陣腳，朱婷強攻打手出界后，中國隊24比22拿到局點。隨后朱婷發球得分，中國隊25比22拿下第三局，總分2比1領先塞爾維亞隊。