此役中国率先登场的是主攻惠若琪、朱婷，副攻袁心玥、徐云丽，接应张常宁，二传魏秋月和自由人林莉。塞尔维亚的首发阵容为主攻米哈伊洛维奇、马莱塞维奇，副攻拉西奇、斯特瓦诺维奇，接应博斯科维奇，二传奥杰年诺维奇和自由人S-波波维奇。

　　首局中国凭袁心玥的快攻和拦网3-1超出，马莱塞维奇强攻下球、拉西奇发球建功、魏秋月调整传球失误，塞尔维亚4-3反超。朱婷后3进攻追成5平，斯特瓦诺维奇快攻得手、惠若琪和张常宁先后进攻不中被博斯科维奇、米哈伊洛维奇连抓反击，塞队连获4分9-5占先。徐云丽背快出界对方赢得5分优势，中国靠朱婷的后攻与对手抗衡。袁心玥攻拦接连得分、博斯科维奇扣球出界，中国追到10-11。拉西奇的快攻和发球连夺3分，塞队16-12领先，朱婷强攻中国过轮。林莉一传直接过网被米哈伊洛维奇斜线反击下球，塞队21-16领先。林莉和魏秋月抢垫造成失误、朱婷处理球出界，中国错失追赶契机。博斯科维奇强攻下球，塞尔维亚24-18领先拿下局点。张常宁强打出界，中国19-25先输一局。

　　第二局中国改由丁霞担纲主二传，杨方旭出任接应。3平后林莉一传过网直接得分、朱婷发球破攻对手垫调失误、惠若琪探头命中，中国连获3分6-3超出。马莱塞维奇一传送探头被徐云丽扣死，中国赢得4分优势。惠若琪调攻失误对方追至6-8，丁霞和惠若琪相继发球建功、米哈伊洛维奇一攻出界，中国将比分拉开到13-8。朱婷强攻下球、拉西奇强行快攻失误、袁心玥拦网撑起后打探头成功、朱婷重扣斜线命中、杨方旭发球得分，中国18-10占先。双方力拼发球均有失误，朱婷后攻下网对方追至14-20，中国靠惠若琪的调攻过轮。杨方旭的进攻和拦网虽有闪失，但朱婷重扣成功、拉西奇触网送分，中国25-17扳回一局。

　　第三局博斯科维奇发球出界、徐云丽探头命中，2-4落后的中国扳成5平。6平后徐云丽短平快反击成功、惠若琪和徐云丽先后封死斯特瓦诺维奇、米哈伊洛维奇的扣球，中国连获3分9-6反超。袁心玥背飞得手、惠若琪封死博斯科维奇的突破、博斯科维奇扣球出界，13-10领先的中国再拿3分将比分拉开到16-10。塞队先后换上副攻维利科维奇和主攻布萨，徐云丽背飞命中、丁霞封死布萨的强攻，中国19-11占先。惠若琪一传失误、米哈伊洛维奇反击成功、杨方旭一传送探头、博斯科维奇两度强攻下球，12-20落后的塞队连追5分迫近到17-20，中国靠徐云丽的短平快过轮。米哈伊洛维奇跳发得分、朱婷扣球被拦，对手追至21-22。塞队咬至22-23后，中国两点换三点派上魏秋月和龚翔宇。朱婷先是4号位拐直线打手出界，随后又发球直接得分，中国25-22锁定胜局，大比分2-1反超。

　　第四局相持到5平后，惠若琪的强攻相继被拦和打杆失误，中国5-7落后。拉西奇发球下网、马莱塞维奇强攻出界，中国追成7平。中国咬至9-10后，惠若琪小斜线命中、杨方旭反击打手出界11-10反超。11平后朱婷拉开强攻命中、米哈伊洛维奇扣球失误，中国13-11超出，塞尔维亚换上主攻布萨。博斯科维奇反击对手扳成13平，朱婷两度强攻命中、杨方旭发球建功，中国连夺3分16-13领先。落后的塞队连换3名队员，在16-19落后的情况下靠马莱塞维奇的强攻和维利科维奇的快攻追到18-19，中国凭徐云丽的快攻20-18占先。徐云丽短平快出界对方追成20平，22-21领先的中国两点换三点派上魏秋月和龚翔宇。朱婷和博斯科维奇强攻均有稳定表现战成23平，拉西奇发球出界，中国24-23领先拿下冠军点。张常宁发球破攻，惠若琪探头命中，中国25-23险胜，3-1力挫塞尔维亚夺魁。

　　此役中国的主攻朱婷独得25分，队长惠若琪力夺13分，两副攻徐云丽和袁心玥分获12分和9分。塞尔维亚的接应博斯科维奇贡献23分，副攻拉西奇斩获16分，两主攻马莱塞维奇和米哈伊洛维奇双双赢得11分。

　　经过8个比赛日的激烈角逐，2016年里约奥运会女排比赛全部结束。中国时隔12年再度摘金，塞尔维亚收获银牌创历史最佳战绩，美国赢得铜牌，荷兰名列第4同样收获历史最好成绩，巴西、日本、韩国和俄罗斯并列第5收官，阿根廷和意大利排名并列第9，喀麦隆和波多黎各获得并列第11。