女双10米台自2000年进入奥运会，中国队拿到了4届比赛全部金牌，是跳水梦之队在奥运会上唯一未丢金的项目，其中陈若琳先后和王鑫、汪皓搭档实现了蝉联。本次比赛中国队派出陈若琳/刘蕙瑕这对组合参赛，两人自伦敦奥运会开始配对，并将大赛金牌全部收入囊中，主要包括2013、2015两届世锦赛和2014、2016两届世界杯，可以说发挥正常，拿下这枚金牌问题不大。她们的主要对手是加拿大组合本菲托/费丽恩、墨西哥组合埃斯皮诺萨/奥罗兹克和马来西亚组合潘德莉拉/张俊虹。
共有8对组合参加决赛，陈若琳/刘蕙瑕在第4位出场。前两轮规定动作，中国组合分别选择难度系数2.0的201B（向后翻腾半周屈体）和301B（反身翻腾半周屈体），两人无论是从起跳、空中动作到入水都完成得十分同步，而且入水水花效果压得也很好，两轮均得到55.80分，均排名第一，以总分111.60分暂列榜首。本菲托/费丽恩和潘德莉拉/张俊虹两对组合两轮分数都是52.80分，她们也以总分105.60分并列第二。
http://d1.sina.com.cn/201608/05/1427931.jpg
第三轮开始是自选动作，陈若琳/刘蕙瑕选择的难度系数3.0的107B（向前翻腾三周半屈体），她们的发挥堪称完美，得到了79.20分，总分达到190.80分，开始将分差拉开。朝鲜组合金国香/金美拉使用的是相同动作，她们表现更为出色，得到了该轮最高的81.00分，也以总分184.20分超越至第二位；潘德莉拉/张俊虹则以总分182.10分位居第三。
第四轮，陈若琳/刘蕙瑕选跳的是407C（向内翻腾三周半抱膝），难度系数3.2，尽管在前几个环节配合得不错，但是在入水的时候两人都有些过了，因此水花效果不好，仅得到75.84分，不过仍以总分266.64分守住首位，但分差被缩小。潘德莉拉/张俊虹这轮得到了79.68分，她们也顺势以总分261.78分反超至次席；金国香/金美拉得到76.80分，以总分261.00分退居第三，但仅落后第二名0.78分。
最后一轮，陈若琳/刘蕙瑕选择的是难度系数3.2的5253B（向后翻腾两周半转体一周半屈体），她们没有受到上一轮小失误的影响，稳定地完成了这个动作，得到了87.36分的全场最高分，以总分354.00分摘金，帮助中国队实现了该项目的五连冠，陈若琳本人也收获奥运第5金，与吴敏霞、邹凯并列成为中国奥运多金王。马来西亚组合潘德莉拉/张俊虹这轮也得到82.56分，以总分344.34分摘银；本菲托/费丽恩凭借这轮80.64分，以总分336.18分逆转获得铜牌。
