Jabarkan 2021 dari Mima Ito

Pada tahun 2021, Ito mencapai final Kejuaraan Nasional Jepang sebelum kalah 4-3 dari Kasumi Ishikawa. Dalam perjalanan ke final, dia membalas kekalahannya pada 2020 dari Hina Hayata. Pada bulan Maret, Mima Ito memenangkan WTT Contender Event di WTT Doha, kembali mengalahkan Hina Hayata di final. Dia juga memenangkan acara WTT Star Contender berikutnya, mengalahkan calon lawan Olimpiade Jeon Jihee di semi-final dan Feng Tianwei di final, mengakhiri rekor tak terkalahkan di WTT Doha(walaupun tidak ada pemain China karena kekhawatiran tentang COVID). Sebagai hasil dari penampilannya di WTT Doha, Ito melewati Sun Yingsha untuk peringkat dua dunia. Namun, pada bulan April, ITTF mengubah aturan sehingga untuk Olimpiade Tokyo, ia akan diunggulkan di bawah Sun Yingsha..

Pada bulan Juni, rekan setim ganda campuran Ito Jun Mizutani menyatakan bahwa mereka memiliki peluang 70-80% untuk memenangkan medali di Olimpiade Tokyo dan peluang 30% untuk memenangkan emas. Dalam sebuah wawancara dengan media Tiongkok, Deng Yaping menyatakan bahwa Ito bukanlah ancaman serius untuk menantang Tiongkok di Olimpiade Tokyo. Namun, satu minggu kemudian, Liu Guoliang memuji Jepang dan mengisyaratkan bahwa China menganggap Jepang sebagai ancaman serius dalam setiap peristiwa. Dalam sebuah wawancara pada akhir Juni, Ito menyatakan bahwa dia siap untuk bermain bahkan jika Olimpiade akan diadakan pada hari berikutnya, dan bahwa dia berharap untuk membawa pulang tiga medali emas di Tokyo.

Ito dipasangkan dengan Jun Mizutani di ajang Ganda Campuran yang memulai debutnya di Olimpiade Musim Panas 2020. Di perempat final melawan Patrick Franziska dan Petrissa Solja dari Jerman, Ito dan Jun maju dengan unggul di set ketujuh 16-14 setelah menyelamatkan tujuh match point. Pada tanggal 26 Juli 2021, Ito dan Jun memenangkan medali emas, menjadi orang non-Cina pertama yang memenangkan medali emas dalam pertandingan tenis meja sejak 2004. Ito dipuji karena permainan agresifnya yang sangat penting dalam kemenangan 4-3 final comeback mereka (setelah awalnya tertinggal 2-0) atas pasangan peringkat satu Liu Shiwen dan Xu Xin.

Mima Ito mencapai semifinal tunggal putri Olimpiade Tokyo dengan nyaman, mengalahkan Jeon Jihee 4-0 (membangun keunggulan 10-0 dalam satu game sebelum memberi Jeon poin) di perempat final. Namun, di semifinal Mima Ito ditekuk Sun Yingsha 4-0. Dia akan memenangkan perunggu di nomor tunggal putri.

Ito kemudian berkompetisi di nomor beregu dan berhasil mencapai pertandingan final melawan China pada 5 Agustus 2021. Rekan setimnya Ishikawa dan Hirano memenangkan game pertama di ganda pembuka namun keunggulan mereka segera hilang setelah Chen Meng dan Wang Manyu semakin kuat, menang 9-11, 11-6, 11-8, 11-7. Ito tidak mampu mengalahkan Sun Yingsha, kalah 11-8, 11-5, 3-11, 11-3. Tim Ito akhirnya kalah setelah Wang mengalahkan Hirano 11-5, 11-9, 11-3 di pertandingan ketiga dengan skor total 0-3 kalah dari China dan akibatnya mengambil medali Perak. Setelah pertandingan, Ito berkata, "Pertandingan terakhir telah berakhir dan kami menikmati diri kami sendiri. Tentu saja, kami ingin menang dan kalah memang menyakitkan, tapi itu menyenangkan."