美国以39金、41银、33铜的成绩位居金牌榜首位，延续了其奥运霸主地位。传统优势项目田径和游泳贡献了26枚金牌，其中游泳队斩获11金，田径队拿下15金。美国队在篮球、体操等项目也展现了强大实力，男篮和女篮均实现卫冕。
中国代表团以38金、32银、18铜位列第二，金牌数追平伦敦奥运会的境外最佳战绩。跳水队包揽8金，举重队获得7金1银，乒乓球项目收获4金3银。苏炳添在男子100米半决赛跑出9秒83创造亚洲纪录，巩立姣、刘诗颖等选手在田赛项目实现历史性突破，女排队虽未进入四强，但仍展现了顽强拼搏的精神。
东道主日本以27金、14银、17铜排名第三，创下奥运历史最佳战绩。柔道项目贡献9金，摔跤和空手道分别斩获5金和4金，滑板等新增项目也有2金入账。日本队凭借主场优势，在棒球、垒球等本土热门项目上实现突破。
英国以22金位居第四，自行车、赛艇和帆船仍是其金牌主力来源。俄罗斯奥委会队获20金，体操和花样游泳表现突出。澳大利亚、荷兰、法国等老牌劲旅分列5至10位，奖牌分布更趋均衡。
值得关的是，斐济、巴哈马、科索沃等18个国家和地区首次获得奥运金牌，其中斐济七人制橄榄球实现两连冠，成为国民英雄。意大利凭借田径、游泳项目的爆发，金牌数从上届的8枚增至10枚，排名提升至第七位。
本届奥运会金牌榜反映了全球体育格局的微妙变化，传统体育强国依然占据主导，同时新兴力量不断崛起。各国运动员在赛场上的突破与拼搏，共同诠释了"更快、更高、更强——更团结"的奥林匹克精神。