日在巴西里约热内卢萨普卡伊侯爵森巴场举行。在比赛大多数时间中紧随其他选手的肯尼亚选手洁米玛·苏姆恭在比赛的最后阶段发力，最终以2小时24分4秒的成绩夺冠，成为史上首位获得奥运女子马拉松金牌的肯尼亚运动员。曾获2015年世锦赛该项目铜牌的巴林选手尤妮斯·基尔瓦以9秒之差屈居亚军，埃塞俄比亚名将玛蕾·迪巴巴以2小时24分30秒获得季军。有两对双胞胎和一组三胞胎参加了此次比赛，她们分别是朝鲜的金慧成和金慧教、德国的Anna和Lisa Hahner以及爱沙尼亚的Leila、Liina和Lily Luik。