第二局比赛，丁霞、杨方旭顶替魏秋月和张常宁登场。中国加强发球攻击性，对手一传出现失误，中国6-3占先。相持后，塞尔维亚利用博斯科维奇强攻迫近到8-10，徐云丽背飞命中遏制住对手追分势头。惠若琪发球擦网得分，中国12-8占先。惠若琪发球再次破攻，米哈伊洛维奇调整攻小斜线出界，中国13-8领先。中国16-10领先时，袁心玥的探头球让球队的情绪完全回来了。朱婷后排扣球得手后，中国19-11领先。朱婷的一锤定音，中国23-16占先。朱婷一攻命中，中国队24-17获得局点。拉西奇快攻触网，中国队25-17扳回一局。第三局比赛，中国2-4落后，塞尔维亚大力发球失误，中国队探头得分将比分追成5-5。6平后，徐云丽快攻得手，随后惠若琪拦网得分，中国队8-6反超取得领先，塞尔维亚队请求暂停。
徐云丽拦死吊球、朱婷连续借打手扩大至12-8。塞尔维亚博斯科维奇开炮、拦不住袁心玥背飞、遭惠若琪拦网到10-15落后。塞尔维亚博斯科维奇开炮和跳发出界，徐云丽背飞压线至11-18。在丁霞拦网、惠若琪借打手到20-12领先，塞尔维亚拉希奇探头、博斯科维奇后二连追5分至17-20。最后，徐云丽短平快、朱婷重扣、防反和跳飘以25-22领先局分至2-1。第四局比赛，中国5-4领先情况下，连丢3分导致5-7落后。随后中国队11-10领先。13平后，中国队利用防守反击连续得分，朱婷4号位扣直线命中，中国将优势扩大到16-13。塞尔维亚在16-19落后的情况下连得两分。徐云丽快球出界，比分被追至20平。两队比分在关键时刻再度交替上升。在拉西奇发球出界后，中国队24-23拿到赛点。最后时刻惠若琪探头得分，中国队25-23获胜，总分3-1击败塞尔维亚队。
经过四局对决，最终中国女排3-1（19-25、25-17、25-22、25-23）力克塞尔维亚女排，夺得里约奥运会冠军。这也是中国女排在时隔12年（2004年雅典奥运会）后，再次站上奥运最高领奖台。值得一提的是，32年前郎平作为中国女排队员赢得奥运冠军；32年后，作为主教练再一次率队夺冠。正是因为有了郎平，有了朱婷，里约奥运会才有最后夺冠时刻的到来。不得不说，里约奥运会的中国队确实是朱婷挑大梁的队伍，进攻和一传都是。朱婷的进攻承担将近4成的比例，一传承担25%的比例。8场球共扣球317次，扣球得分158分，场均扣球39.6次，扣球得分19.75分。这是一个很可观的数据了。
朱婷的表现也是有一个波段线的，小组赛打荷兰状态不错，怎奈第五局扣球数量少导致输球，对意大利，波多黎各，塞尔维亚表现良好，但不是巅峰（波多黎各太弱除外），打美国被解放一传，进攻打得风生水起，然后淘汰赛三场球，进攻表现越来越出色，状态越来越好。其他边攻手给朱婷的支撑在小组赛的时候都显得一般化，到来淘汰赛几个边攻手此起彼伏，有不好的，换下来，上去的立马就能支撑住，轮流上演好戏，总算撑起了另一个角，中国队赢球也理所当然了。中国队历来就是一个主攻手为绝对核心的球队。其他各届奥运会的数据我不清楚，不过在里约奥运会的比赛中，接应的扣球数量最少，接一传最好，存在感相对来说很低，这也是里约奥运会比赛中国队打得相对艰难的一个重要原因。
如果说边攻手里朱婷是核心，那副攻里徐云丽大姐就是副攻里的核心，堪称优秀。很多时候都是徐云丽的扣球帮助过轮，相当不容易。袁心玥和颜妮表现有起伏，但也相当优秀的完成了任务。中国队的几架马车，其实在里约奥运只有一架成熟，其他几架还在成长之中，只有她们集体快速成长起来，中国女排的整个进攻体系才能更加平衡，更加稳定。
