8月21日11時，里約奧運會女排決賽落下帷幕，中國女排最后以3比1力克塞爾維亞女排，為中國奧運代表團拿下最沉甸甸的一塊金牌，這是自12年前雅典捧杯后，中國女排再次登上奧運之巔！狂喜后的眼淚、飛奔后的擁抱，都不足以詮釋中國女排奪得里約奧運會金牌后的幸福。
比賽首局，塞爾維亞依靠大力跳發球給中國隊造成不小壓力，5-9落后郎平請求暫停。暫停后，兩隊比分交替上升，在攔網得到改善后，中國隊追成10-12，塞爾維亞請求暫停。隨后，博斯科維奇強攻得手，米哈伊洛維奇跳發下網，隨著拉西奇快攻得手和發球連得2分后，塞爾維亞隊16-12再次拉開比分。中國隊一路苦追，反擊機會徐云麗探頭沒打死，張常寧調整攻被防起后被對手打反擊，15-19落后。塞爾維亞米哈伊洛維奇后三和暴扣到21-16，中國徐云麗背飛、魏秋月串聯失誤至17-22由郎平暫停。暫停之后，中國對于塞爾維亞的強攻依然缺少辦法，以18-24送給對手6個局點，隨著中國扣球出界，19-25輸掉首局。
第二局比賽，丁霞、楊方旭頂替魏秋月和張常寧登場。中國加強發球攻擊性，對手一傳出現失誤，中國6-3占先。相持后，塞爾維亞利用博斯科維奇強攻迫近到8-10，徐云麗背飛命中遏制住對手追分勢頭。惠若琪發球擦網得分，中國12-8占先。惠若琪發球再次破攻，米哈伊洛維奇調整攻小斜線出界，中國13-8領先。中國16-10領先時，袁心玥的探頭球讓球隊的情緒完全回來了。朱婷后排扣球得手后，中國19-11領先。朱婷的一錘定音，中國23-16占先。朱婷一攻命中，中國隊24-17獲得局點。拉西奇快攻觸網，中國隊25-17扳回一局。
第三局比賽，中國2-4落后，塞爾維亞大力發球失誤，中國隊探頭得分將比分追成5-5。6平后，徐云麗快攻得手，隨后惠若琪攔網得分，中國隊8-6反超取得領先，塞爾維亞隊請求暫停。徐云麗攔死吊球、朱婷連續借打手擴大至12-8。塞爾維亞博斯科維奇開炮、攔不住袁心玥背飛、遭惠若琪攔網到10-15落后。塞爾維亞博斯科維奇開炮和跳發出界，徐云麗背飛壓線至11-18。在丁霞攔網、惠若琪借打手到20-12領先，塞爾維亞拉希奇探頭、博斯科維奇后二連追5分至17-20。最后，徐云麗短平快、朱婷重扣、防反和跳飄以25-22領先局分至2-1。
第四局比賽，中國5-4領先情況下，連丟3分導致5-7落后。隨后中國隊11-10領先。13平后，中國隊利用防守反擊連續得分，朱婷4號位扣直線命中，中國將優勢擴大到16-13。塞爾維亞在16-19落后的情況下連得兩分。徐云麗快球出界，比分被追至20平。兩隊比分在關鍵時刻再度交替上升。在拉西奇發球出界后，中國隊24-23拿到賽點。最后時刻惠若琪探頭得分，中國隊25-23獲勝，總分3-1擊敗塞爾維亞隊奪冠。
這也是中國女排在時隔12年（2004年雅典奧運會）后，再次站上奧運最高領獎臺。值得一提的是，32年前郎平作為中國女排隊員贏得奧運冠軍；32年后，作為主教練再一次率隊奪冠。
