Quatre ans plus tard, aux Jeux olympiques de 1964 à Tokyo, la victoire revient à l'Américaine Wyomia Tyus qui égale en finale le record du monde de réalisé par Wilma Rudolph en 1961, mais qui a pris sa retraite sportive l'année suivante. Tyus devance largement sa compatriote Edith McGuire, médaillée d'argent en , qui l'avait pourtant battue lors des sélections olympiques américaines. La Polonaise Ewa Kłobukowska complète le podium en également alors que la Britannique Dorothy Hyman, championne d'Europe en titre, termine et dernière de la finale. L'épreuve se dispute au Stade olympique national et pour la première fois, sur une piste à huit couloirs.