Ở chung kết, các VĐV thi đấu theo thể thức loại dần. Cả 8 VĐV cùng bắn 12 phát đầu tiên, và ai thấp điểm nhất sẽ bị loại. Tiếp đó, cứ mỗi 2 phát bắn, VĐV thấp nhất sẽ tiếp tục bị loại, cho đến khi chỉ còn 2 người cao điểm nhất.
Trịnh Thu Vinh mở đầu không tốt trong loạt 5 phát đầu tiên, khi chỉ giành được 9,2 điểm ở phát bắn thứ 2 và tụt xuống nhóm cuối bảng. Nhưng cũng giống như vòng loại, cô gái Thanh Hóa càng thi đấu lại càng xuất sắc.
Trong 7 phát bắn tiếp theo, có đến 4 lần Thu Vinh giành được nhiều hơn 10 điểm. Kết quả là cô bứt phá vào top 4, hoàn toàn đủ sức cạnh tranh một tấm huy chương.
Điều thú vị là Veronika Major – người đứng đầu vòng loại lại thi đấu tệ và trở thành xạ thủ đầu tiên phải rời cuộc chơi. Những người lần lượt bị loại tiếp theo là Tarhan (Thổ Nhĩ Kỳ, hạng 7), Jiang Ranxin (Trung Quốc, hạng 6) và Li Xue (Trung Quốc, hạng 5).
Thu Vinh tiếp tục thi đấu tốt ở phát bắn thứ 13, 14, lần lượt giành 10 và 10,6 điểm. Đã có thời điểm cô đồng hạng ba.
Nhưng ở phát bắn thứ 15, Thu Vinh chỉ ghi được 9,2 điểm. Cô dần bị nhóm 3 xạ thủ dẫn đầu là Oh Ye Jin, Kim Yeji và Bhaker Manu bỏ xa ở các phát bắn tiếp theo.
Chung cuộc, Thu Vinh đã phải dừng bước sau phát bắn thứ 20. Cô giành tổng cộng 198,6 điểm.
Người đoạt HCV nội dung này là xạ thủ Hàn Quốc Oh Ye Jin với 243,2 điểm sau 24 loạt bắn (thành tích phá kỷ lục Olympic). Kim Yeji (Hàn Quốc) đoạt HCB, còn Manu (Ấn Độ) giành HCĐ.
Dù không đoạt được huy chương nhưng màn trình diễn của Thu Vinh ở kỳ Olympic đầu tiên trong sự nghiệp là rất đáng ngợi khen. Không chỉ tiệm cận tấm huy chương, Thu Vinh còn mang đến những giây phút chờ đợi hồi hộp cho người hâm mộ Việt Nam, điều không hề dễ dàng làm được ở đấu trường Olympic.
Mới 24 tuổi, Thu Vinh vẫn còn có thể tiến bộ nhiều hơn nữa để hiện thực hóa giấc mơ huy chương trong các kỳ Olympic sau.