女篮金牌赛在东道主法国队与美国女篮之间展开。法国队是上届奥运会的季军，而美国女篮则是七连冠的奥运冠军，气势磅礴！她们不仅在奥运历史上创造了60连胜的记录，还肩负着争取第40枚金牌的重任。若成功，她们将与中国队共享金牌榜首，并在总奖牌榜上独占鳌头。
美国队首发阵容包括格雷、威尔逊、斯图尔特、科利尔和杨，法国队则由福图、阿亚伊、萨隆、威廉姆斯和贝迪恩组成。赛前统计显示，大多数国内球迷支持东道主法国队，对其寄予厚望。
比赛一开始，美国队通过跳投和上篮取得了4分，法国队则投中一记三分。接下来，双方在几个回合内未能得分，直到法国队上篮得分反超4-5，美国队陷入了长达4分钟的得分荒。斯图尔特通过罚球为美国队打破沉寂，比分变为6-5。随后，两队继续陷入僵局。
进入首节下半段，法国队在外围远投尝试失败，美国队罚球也只中了一次，比分来到7-5，两队的得分效率让人失望。最后3分钟，美国队通过罚球将比分拉开至10-5，而法国队艰难地打入两分。最后一分钟，美国队继续通过罚球将分差扩大至11-7，首节以15-9领先结束。
第二节，美国队继续通过上篮得分，比分扩大至17-9。法国队随后回击，连续得分将差距缩小至13-17。接下来的几个回合，双方均未能命中篮筐。法国队在关键时刻投中三分，将比分追至16-17，而美国队则及时得分将差距拉开至19-16。双方随后再次陷入打铁的困境，美国队的罚球成为比赛短板。法国队成功扳平比分后，美国队错失了几次罚球机会，最终通过进攻再次拉开差距，23-20。
2分45秒时，法国队在远投上打破僵局，将比分追至23-23。美国队请求暂停，确保不会因为这种节奏而陷入困境。最后29秒，法国队迅速得分，以25-23反超，但美国队在最后一攻中将比分追平至25-25，半场战成平局，预示着这场比赛将是一场苦战。
上半场统计显示，美国队主要依靠内线进攻，仅有3次三分尝试，且半场中出现了多个失误。
下半场，法国队一开始便连续得分，将领先优势扩大至33-25，美国队被迫暂停。暂停后，法国队继续罚球命中，将比分改为35-25，美国队则打入3分止血。随后，她们通过空接得分和三分球将比分追至33-35。比赛节奏加快，法国队始终保持3-5分的优势，但在最后2分钟内，美国队奋力反击，最终以43-40反超。最后25秒，法国队三分远投命中，但美国队通过罚球将比分定格在43-45，最终取得胜利。
最后一节，双方均出现失误，法国队将比分追至45-45。随后，美国队通过罚球重新领先，而法国队也不甘示弱，罚球命中，比分保持在49-49。比赛进入白热化阶段，法国队出现失误，将球权送给美国队。威尔逊的得分帮助美国队拉开差距至58-55。紧接着，美国队的扬犯规离场，法国队通过罚球缩小差距至57-58。美国队再次通过罚球将分差扩大至60-57。
关键时刻，法国队再次失误，美国队抓住机会将比分领先至62-59。尽管法国队在最后阶段再次打入2分，但美国队最终凭借罚球将比分锁定在67-64，以67-66险胜法国队，夺得金牌，继续书写多项纪录。美国女篮与中国队在金牌榜上并驾齐驱，但总奖牌数量领先，为本届奥运会画上了圆满的句号。