在半决赛中，巴西队和美国队分别以4-1和4-2战胜了德国队和日本队会师决赛。四年前的雅典奥运会，美国队在决赛中以2-1力克巴西队夺得金牌，但是在中国举办的女足世界杯半决赛中，巴西队以4-0的比分大胜美国队，令人大跌眼镜。首发阵容方面，两队与半决赛的阵容如出一辙，没有任何变化。

　　由于此役事关最终的金牌归属，所以比赛伊始双方打得非常谨慎，直到第7分钟场上才出现第一次射门。当时塔普利在距离球门30米正中起脚远射，皮球打得太正且没有力量被巴西门将巴尔博萨轻松化解。之后，双方在中场展开了激烈的拼抢，巴美两队实力旗鼓相当，寸土必争。第15分钟，美国队在右路获得角球机会，赫克尔斯左脚主罚，皮球划出一道美丽的弧线，击中横梁上沿弹出底线！

　　巴西队利用娴熟的脚下技术和玛塔、克里斯蒂安妮的个人能力，耐心的寻找战机。第19分钟，丹妮埃拉在禁区外的远射打在防守队员的身上。此后的时间如历届大赛的冠亚军决赛一样，场面极其沉闷。巴西女足在中国球迷的心中有很高的人气，除了美国人外现场的大多数球迷始终在为桑巴军团加油助威。第31分钟，罗德里格斯中场带球失误被莫塔成功抢断，莫塔带了一步之后转移给右路的克里斯蒂安妮，后者在甩掉了哈卢普尼后盘带至禁区，可惜趟球过大直接被美国队门将索洛出击化解。

　　3分钟后，玛塔幽灵般的游弋到禁区右路，在晃过了美国队长兰波内后期左脚射门，皮球没有太大的威胁。第36分钟，莫塔在中场巧妙的过掉了米茨，后者背后将巴西中场放倒，吃到了本场比赛第一张黄牌。3分钟后巴西队卷土重来，玛塔在左路连续过了三人后传入禁区，哈卢普尼在解围时差点自摆乌龙。第41分钟，美国队的前场抢断差点得手，赫克尔斯在禁区弧顶内凌空抽射，可惜皮球放了高射炮。1分钟后，克里斯蒂安妮禁区外的左脚劲射颇有威胁。经过一分钟的伤停补时，巴西队与美国队互交白卷结束半场比赛。

　　易边再战美国队率先发难，下半场比赛开场仅3分钟，罗德里格斯左路推进射门创造了一个角球。第51分钟，巴西队在前场左边路获得任意球机会，丹妮埃拉大脚开至禁区后点，中后卫埃丽卡助攻到禁区内背身用后脑勺攻门，皮球偏出右侧立柱。下半场比赛，巴西队始终占据着场上的主动，玛塔在左边路的突破非常犀利，巴西队上下几乎每一个人都能利用脚下技术“戏耍”美国人。第61分钟，巴西队中后卫雷娜塔居然在右路连过四人，下底传中时创造了一个角球。1分钟后，玛塔晃过马克格拉夫闪开射门角度，在禁区左侧打了高射炮。

　　第63分钟，巴西队在禁区前沿获得直接任意球机会，丹妮埃拉右脚弧线球打在人墙上。1分钟后，西莫内40多米的超远距离的远射惊出索洛一身冷汗。场面比较被动，美国队主教练皮娅率先做出人员上的调整，用切尼将塔普利换下。第72分钟，玛塔在左路从米茨和马克格拉夫之间穿过，在小禁区左角处的劲射打在索洛的手掌上。完全处于劣势的美国队只能依靠远射骚扰一下巴西队的腹地，劳埃德在35米开外的两脚远射均没有太大的威胁。与此同时，巴西队也做出了人员更迭，法比亚娜替下了本场比赛表现一般的丹妮埃拉。

　　第82分钟，巴西队在前场断球成功，玛塔在距离球门25米处仓促起脚，玛塔“吃独食”也惹得克里斯蒂安妮一脸不悦。下半场最后阶段，美国队的快速反击让巴西队球门一阵混乱。第85分钟，罗德里格斯前插到禁区右路，巴西队门将巴尔博萨在慌乱中将球踢出底线。1分钟，赫克尔斯在禁区弧顶内的低射打得没有力量。第90分钟，美国队获得了绝杀巴西队的良机，罗德里格斯单刀赴会的挑射意图过于明显被巴尔博萨直接没收。经过两分钟的伤停补时，场面占优的巴西队与美国队在90分钟内0-0互交白卷，双方不得不进入30分钟的加时赛。

　　加时赛开局巴西队依然占据着主动，美国队似乎体能出现了问题，但经验是美国队制胜的法宝。第94分钟，美国队在前场打巴西队的反击，罗德里格斯在前场无人支援的情况下起脚远射，皮球没有任何威胁。然而场面被动的美国队居然在第96分钟率先洞穿巴西队的大门，屡次错失良机的罗德里格斯在禁区前沿回做，劳埃德跟进闪开射门角度，在大禁区线上起左脚的一记劲射，皮球应声入网！美国队率先打破场上的僵局，1-0！随后，玛塔利用个人能力在禁区内强行射门被封出。加时赛上半场后段两队频频调兵遣将，美国队将奥赖利换下，卡伊替补出场；巴西队将罗萨娜和阿尔贝托换上，西莫内和莫塔下场休息。

　　加时赛下半时，比分落后的巴西队动作越来越大，罗萨娜和埃丽卡分别侵犯对手吃到了黄牌。此后巴西队的机会也比较多，只可惜连续三个角球机会均没有形成射门。第111分钟，玛塔在哈卢普尼和马克格拉夫的夹击下射门，皮球高出横梁。2分钟后，卡伊后场犯规吃到黄牌的同时也给了巴西队一个前场任意球机会。玛塔左脚主罚的皮球似传似射，皮球擦左侧立柱飞出底线，此后克里斯蒂安妮的远射操之过急。第117分钟，劳埃德禁区内晃过桑托斯后左脚低射，皮球击中大门右侧立柱弹回场内！3分钟后，皮娅采用拖延战术，用考克斯换下罗德里格斯。比赛最后时刻巴西队依然有机会扳平比分，可惜科斯塔的射门打在边网上。最终经过120分钟的激战，场面被动的美国队以1-0小胜巴西队，成功卫冕奥运女足冠军。

　　巴西队出场阵容(442)：12-巴尔博萨；2-西莫内(18-罗萨娜104’)、4-塔尼娅(C)、5-科斯塔、16-埃丽卡；6-桑托斯、7-丹妮埃拉(15-法比亚娜77’)、8-莫塔(13-阿尔贝托105’)、9-桑托斯；10-玛塔、11-克里斯蒂安妮

　　美国队出场阵容(451)：1-索洛；2-米茨、3-兰波内(C)、15-马克格拉夫、17-哈卢普尼；5-塔普利(12-切尼70’)、7-博克斯、9-奥赖利(6-卡伊101’)、11-劳埃德、16-赫克尔斯；8-罗德里格斯(14-考克斯120’)