女籃金牌賽在東道主法國隊與美國女籃之間展開。法國隊是上屆奧運會的季軍，而美國女籃則是七連冠的奧運冠軍，氣勢磅礴！她們不僅在奧運歷史上創造了60連勝的記錄，還肩負著爭取第40枚金牌的重任。若成功，她們將與中國隊共享金牌榜首，並在總獎牌榜上獨占鰲頭。
美國隊首發陣容包括格雷、威爾遜、斯圖爾特、科利爾和楊，法國隊則由福圖、阿亞伊、薩隆、威廉士和貝迪恩組成。賽前統計顯示，大多數國內球迷支持東道主法國隊，對其寄予厚望。
比賽一開始，美國隊通過跳投和上籃取得了4分，法國隊則投中一記三分。接下來，雙方在幾個回合內未能得分，直到法國隊上籃得分反超4-5，美國隊陷入了長達4分鐘的得分荒。斯圖爾特通過罰球為美國隊打破沉寂，比分變為6-5。隨後，兩隊繼續陷入僵局。
進入首節下半段，法國隊在外圍遠投嘗試失敗，美國隊罰球也只中了一次，比分來到7-5，兩隊的得分效率讓人失望。最後3分鐘，美國隊通過罰球將比分拉開至10-5，而法國隊艱難地打入兩分。最後一分鐘，美國隊繼續通過罰球將分差擴大至11-7，首節以15-9領先結束。
第二節，美國隊繼續通過上籃得分，比分擴大至17-9。法國隊隨後回擊，連續得分將差距縮小至13-17。接下來的幾個回合，雙方均未能命中籃筐。法國隊在關鍵時刻投中三分，將比分追至16-17，而美國隊則及時得分將差距拉開至19-16。雙方隨後再次陷入打鐵的困境，美國隊的罰球成為比賽短板。法國隊成功扳平比分後，美國隊錯失了幾次罰球機會，最終通過進攻再次拉開差距，23-20。
2分45秒時，法國隊在遠投上打破僵局，將比分追至23-23。美國隊請求暫停，確保不會因為這種節奏而陷入困境。最後29秒，法國隊迅速得分，以25-23反超，但美國隊在最後一攻中將比分追平至25-25，半場戰成平局，預示著這場比賽將是一場苦戰。
上半場統計顯示，美國隊主要依靠內線進攻，僅有3次三分嘗試，且半場中出現了多個失誤。
下半場，法國隊一開始便連續得分，將領先優勢擴大至33-25，美國隊被迫暫停。暫停後，法國隊繼續罰球命中，將比分改為35-25，美國隊則打入3分止血。隨後，她們通過空接得分和三分球將比分追至33-35。比賽節奏加快，法國隊始終保持3-5分的優勢，但在最後2分鐘內，美國隊奮力反擊，最終以43-40反超。最後25秒，法國隊三分遠投命中，但美國隊通過罰球將比分定格在43-45，最終取得勝利。
最後一節，雙方均出現失誤，法國隊將比分追至45-45。隨後，美國隊通過罰球重新領先，而法國隊也不甘示弱，罰球命中，比分保持在49-49。比賽進入白熱化階段，法國隊出現失誤，將球權送給美國隊。威爾遜的得分幫助美國隊拉開差距至58-55。緊接著，美國隊的揚犯規離場，法國隊通過罰球縮小差距至57-58。美國隊再次通過罰球將分差擴大至60-57。
關鍵時刻，法國隊再次失誤，美國隊抓住機會將比分領先至62-59。儘管法國隊在最後階段再次打入2分，但美國隊最終憑藉罰球將比分鎖定在67-64，以67-66險勝法國隊，奪得金牌，繼續書寫多項紀錄。美國女籃與中國隊在金牌榜上並駕齊驅，但總獎牌數量領先，為本屆奧運會畫上了圓滿的句號。