Először rendeztek Ázsiában ötkarikás játékokat 1964-ben. Tokió adott volna otthont már az 1940-es olimpiának is, ám az elmaradt – így végül még 24 évet kellett várniuk a japánoknak, akik precízen felkészültek. Az infrastruktúrára rengeteget költöttek, a modern létesítmények mellett a körítés és a közlekedés is kifogástalan volt – ekkor indult el a nagy sebességű vasút Tokió és Oszaka között –, egyedül az eső okozott sok bosszúságot. Az olimpiát nem nyáron, hanem október 10. és 24. között rendezték, 93 ország részvételével. Ekkor debütált a röplabda és a cselgáncs a műsoron. És ma már alapnak számít, de akkor még újdonság volt, hogy visszajátszást is alkalmaztak a közvetítésben, először volt számítógépes idő- és adatrögzítés, valamint elektronikus időmérés és célfotó.

Szívbe markoló jelenetként maradt meg, hogy a lángot az a Szakai Josinori gyújtotta meg, aki 1945. augusztus 6-án, a hirosimai bombázás napján született a város közelében.

A magyarok 182 fős csapattal vettek részt a viadalon, összesen 17 sportágban indulva. Az előző két olimpia termését felülmúlva tíz arany-, hét ezüst- és öt bronzérmet gyűjtöttek, ezzel hatodik helyen zártak az éremtáblázaton.

Először az öttusázó Török Ferenc állhatott a dobogóra, csapatban pedig harmadik lett Nagy Imre és Török Ottó társaságában – Balczó András és Móna István eltiltás miatt nem volt ott. Sportlövészetben az utolsó pillanatban nevezett Hammerl László is két éremmel térhetett haza, világcsúccsal aranyat, valamint bronzot szerzett. A vívók is kitettek magukért, minden fegyvernemben nyertek legalább egy aranyat. Rejtő Ildikó tőrben, Pézsa Tibor kardban verte végig a világot, míg a csapatversenyben a Juhász Katalin, Ágoston Judit, Dömölky Lídia, Rejtő Ildikó, Marosi Paula összetételű tőr-, valamint a Gábor Tamás, Kausz István, Kulcsár Győző, Nemere Zoltán, Bárány Árpád összetételű párbajtőr-válogatott diadalmaskodott.

Tokióban ért a csúcsra a birkózó Polyák Imre, aki három ezüst után győzött. A szovjet Roman Rurua elleni döntőben a döntetlen is elég volt a sikerhez, és okos taktikával ezt el is érte – mindezt úgy, hogy már segédedzőként is dolgozott a csapat mellett. Polyáknak ez volt az utolsó olimpiája, míg Kozma Istvánnak az első. A nehézsúlyú Pici két olimpiai aranyérmest is legyőzve lett a legjobb.

A Lakat Károly irányította futballválogatott fölényes (6-0 Marokkó és az Egyesült Arab Köztársaság ellen) és gólgazdag (6-5 a jugoszlávok ellen) győzelmekkel menetelt a döntőig, ahol Csehszlovákiát 2-1-re verte. A torna gólkirálya a 20 éves Bene Ferenc lett 12 találattal.

Visszaszerezte elsőségét a vízilabda-válogatott is. „Lőj, Dömötör” – hangzottak Szepesi György legendás szavai, a címzett pedig a tanácsot megfogadta a szovjetek ellen. Ekkor búcsúzott a játéktól Gyarmati Dezső, akinek a tokiói volt az ötödik olimpiai érme.

A játékok legsikeresebbje az amerikai Don Schollander volt, 18 évesen 100 és 400 méteroken gyorsúszásban, valamint két váltóval is diadalmaskodott. Ekkor szerezte meg kilencedik aranyát és 18. érmét a szovjet tornász, Larissza Latinyina, amivel sokáig minden idők legeredményesebb olimpikonja volt, csak Michael Phelps előzte meg. Abebe Bikila már cipőben futva nyerte meg a maratont, megvédve címét.

Pályafutása negyedik aranyát szerezte az ausztrál Dawn Fraser, aki a 100 méteres gyorsúszás döntője után átúszta a császári palota előtti csatornát, és elcsent egy japán zászlót. Őrizetbe vették, elengedték, és még a zászlót is megkapta ajándékként. Egy későbbi interjúban cáfolta a cselekedetet, mondván, az ujját sem dugta volna bele a koszos vízbe.