雖然中國女排在倫敦奧運周期對壘日本未能實現連勝，但是在大賽中多次擊敗對手還是讓中國隊占據了心理優勢，再加上網上實力更勝壹籌，中國隊晉級可能性略大於對手。
此役中國女排的首發陣容為主攻王壹梅、惠若琪，副攻馬蘊雯、楊珺菁，接應張磊，二傳魏秋月和自由人張嫻。視頻-中國女排苦戰5局負日本 第5名結束奧運之旅媒體來源：新浪體育日本隊由主攻木村紗織、江畑幸子，副攻荒木繪裏香、大友愛，接應新鍋理沙，二傳竹下佳江和自由人佐野優子聯袂應戰。
首局開局中國隊憑借楊珺菁、馬蘊雯的快攻以及王壹梅的重扣與對手形成相持，戰至7平後木村紗織二號位扣球得分幫助日本隊以8-7領先進入第壹次技術暫停。暫停後楊珺菁的快攻和攔網連得兩分讓中國以9-8反超，木村紗織多次突破成功使得日本緊追不舍，直至13平後楊珺菁的快攻、王壹梅的反擊以及楊珺菁封死新鍋理沙的扣球讓中國隊連得三分在第二次技術暫停時將領先優勢擴大到16-13。暫停後王壹梅和惠若琪的強攻較有保障讓中國將比分拉開到18-14，惠若琪、張磊先後扣球被攔以及木村紗織後攻反擊得手使得日本將比分差距縮小到17-19，中國隊憑借惠若琪的強攻過輪以20-17領先。大友愛的快攻、木村紗織的強攻先後命中、王壹梅重扣被攔讓日本連拿三分追至21平，好在馬蘊雯快攻下球、王壹梅封死大友愛的快攻幫助中國以23-21超出。木村紗織反擊扣球出界使得中國以24-22領先獲得局點，日本隊憑借木村紗織的壹攻、大友愛的探頭以及王壹梅扣球失誤連拿三分以25-24反超拿到局點。中國隊挽救兩個局點與對手戰至26平，江畑幸子的強攻和木村紗織的後攻連下兩分幫助日本以28-26險勝先勝壹局。
第二局開局中國隊依靠楊珺菁、惠若琪的突破以及新鍋理沙、木村紗織的扣球失誤以4-1占先。日本隊在3-6落後時憑借中國隊的兩次失誤和木村紗織的兩次突破連得四分以7-6反超，好在惠若琪和王壹梅接連扣球命中幫助本隊以8-7領先進入第壹次技術暫停。暫停後日本連得兩分以9-8反超，中國隊用徐雲麗(微博)換下馬蘊雯加強網上封鎖。王壹梅的強打、楊珺菁和徐雲麗的快攻突破讓中國與對手形成相持，雙方戰至14平後日本發球失誤、王壹梅反擊命中使得中國女排在第二次技術暫停時將比分拉開到16-14。徐雲麗的快攻、發球和王壹梅的重扣均有斬獲幫助本隊將領先優勢擴大到19-15。日本在18-22落後時依靠楊珺菁的發球失誤、魏秋月的持球和惠若琪的被攔連拿三分僅以21-22落後，張磊突破得手讓中國隊以23-21占先。王壹梅後攻命中幫助本隊以24-22領先獲得局點，木村紗織挽回壹個局點後徐雲麗的快攻將比分鎖定在25-23，中國隊扳回壹局。
第三局中國隊由徐雲麗和楊珺菁首發搭檔副攻。中國在開局落後兩分的情況下依靠王壹梅和惠若琪的強攻突破緊追不舍，短暫相持後楊珺菁發球建功以及木村紗織扣球失誤讓中國隊以7-6反超，7平後徐雲麗封死木村紗織的反擊吊球幫助本隊在第壹次技術暫停時以8-7占先。暫停後日本連拿兩分以9-8超出，惠若琪打吊結合相繼斬獲三分使得中國隊與對手戰至12平，隨後又是惠若琪連續三次四號位突破成功讓本隊將比分拉開到15-12，對手連追兩分後惠若琪封死大友愛的快攻使得中國女排以16-14領先進入第二次技術暫停。暫停後江畑幸子打吊結合連拿兩分幫助日本追至17平，中國隊利用王壹梅的強攻和徐雲麗的攔網斬獲兩分以19-17超出。相持階段張磊接發球失誤讓對手追至20平，21平後木村紗織強攻命中、惠若琪扣球失誤使得日本連得兩分以23-21反超，中國隊雖在22-24落後時憑借惠若琪的強攻挽救壹個局點，但木村紗織的扣球將比分定格在25-23，日本以大比分2-1超出。
第四局壹上來原本首發登場的副攻徐雲麗受傷被隊友馬蘊雯換下。3平後中國隊憑借張磊和惠若琪的突破連得三分將比分拉開到6-3，日本將比分迫近到5-7後楊珺菁快攻下球幫助本隊以8-5領先進入第壹次技術暫停。暫停後木村紗織吊球失誤讓中國隊以四分優勢占先，相持階段中國隊主要依靠惠若琪的四號位強攻突破。為緩解主攻壓力俞覺敏用曾春蕾換下張磊，惠若琪重扣得手讓本隊將比分拉開到14-9。中國隊遭遇卡輪連丟四分讓對手將比分迫近到13-14，隨後本隊失配使得日本追至15平，好在大友愛發球失誤讓中國隊在第二次技術暫停時以16-15占先。日本雖依靠江畑幸子的突破以17-16反超，但是馬蘊雯的二號位突破和曾春蕾的攔網建功幫助本隊以20-19占先。日本再次反超後中國隊頂住壓力憑借曾春蕾的扣球以22-21領先，戰至23平後王壹梅重扣得手讓本隊以24-23領先獲得局點，馬蘊雯封死新鍋理沙的扣球使得中國以25-23艱難勝出將大比分追至2平。
決勝局中國隊由馬蘊雯和楊珺菁搭檔副攻，曾春蕾出任接應。1平後中國隊憑借王壹梅的強攻和江畑幸子的失誤以3-1超出，日本隊連拿三分以4-3反超後中國隊用徐雲麗換下楊珺菁，無奈江畑幸子再次突破成功幫助日本將比分拉開到5-3。相持階段中國隊利用馬蘊雯的快攻與對手抗衡，日本依靠木村紗織的扣球以8-6領先交換場地。大友愛發球失誤、王壹梅兩次反擊命中讓中國連得三分以9-8反超，9平後徐雲麗快攻得手、木村紗織扣球失誤更是讓中國將比分拉開到11-9。王壹梅強攻被攔、江畑幸子的扣球和探頭相繼命中使得日本連拿三分以12-11反超。中國憑借徐雲麗的快攻與對手戰至13平，荒木繪裏香探頭得手幫助本隊以14-13領先獲得賽點。馬蘊雯的快攻、江畑幸子的失誤讓中國連拿兩分以15-14反超贏得賽點，兩隊相持到16平後曾春蕾接發球失誤送探頭以及中道瞳發球直接得分讓日本連奪兩分以18-16險勝，從而以3-2力克中國。
此役中國隊的主攻惠若琪斬獲26分，王壹梅贏得22分，副攻楊珺菁和徐雲麗均斬獲11分，接應張磊和副攻馬蘊雯均有10分進賬。日本隊的主攻木村紗織和江畑幸子雙雙獲得33分，接應新鍋理沙收獲12分。