8月21日晚，跳水倒数第二个项目女子10米跳台决赛在国家游泳中心进行。决赛中共有12选手出场，并按半决赛排名倒序出场。

第一轮，英国选手库奇采用向内翻腾两周半-屈体，难度系数2.8，获得67.20分。她的队友鲍威尔选择难度3.1的臂立向前翻腾两周转体一周，获得69.75分。日本选手中川真依使用向内翻腾两周半-屈体，完成质量不错，得到71.40分。瑞典选手埃格斯采用相同动作，得分为63.00分。澳大利亚的华裔选手梅利莎采用向内翻腾两周半-屈体，得到79.50分。加拿大选手马洛选择向前翻腾三周半-屈体，难度为3.0，得到76.50分。美国老将威尔金森使用向前翻腾三周半-屈体，她在入水溅起了比较大的水花，得到72.00分。墨西哥选手奥尔蒂斯和威尔金森选择相同动作，但完成质量并不理想，得到63.00分。加拿大的海曼斯第一个动作是向后翻腾两周半转体一周半-屈体，得到83.30分。王鑫则选择向前翻腾三周半-屈体，她完成得还是相当不错的，得到79.50分。随后出场的埃斯皮诺萨和陈若琳都采用同样的动作，分别得到72.00分和85.50分。

第二轮，率先出场的两位英国选手分别得到64.50分和64.35分，日本选手中川真依则在入水时出现比较严重的失误，仅得到49.30分。随后出场的埃格斯和梅利莎都有不俗表现，得到72.50分和75.20分。加拿大选手马洛在第二跳中发生严重失误，仅得到39.60分。威尔金森第二跳选择难度达到3.6的向后翻腾三周半-屈体，但完成质量不理想，得到43.20分。海曼斯使用臂立向后翻腾三周-抱膝，难度3.2，她的动作完成得非常漂亮，得到了86.40的高分。王鑫随后也高质量地完成向内翻腾三周半-抱膝，得到84.80分。埃斯皮诺萨使用向后翻腾三周半-抱膝，得分为84.15分。最后登场的陈若琳跳和王鑫相同的动作，得到84.80分。两轮过后，陈若琳和王鑫排名第一和第三，海曼斯暂居第二。

第三轮，库奇轻松完成动作，得到73.10分。日本选手中川真依使用向前翻腾三周半-屈体，入水非常不理想，仅得到37.50分，随后出场的埃格斯出现同样的问题，得到33.35分。梅利莎使用向内翻腾三周半-抱膝，得到72.00分。美国老将威尔金森第三跳选择反身翻腾三周半-抱膝，难度3.4，但她完成得不理想，仅仅得到45.90分。海曼斯则非常漂亮地完成向后翻腾三周半-抱膝，得到84.15分。王鑫选择3.2难度的臂立向后翻腾两周转体一周半，这一跳非常干净利索，几乎没有溅起水花，得到86.40分。埃斯皮诺萨使用反身翻腾三周半-抱膝，起跳和空中姿态都不错，但入水时打开有些早，获得68.00分。陈若琳和队友一样非常轻松地完成臂立向后翻腾两周转体一周半，她得到了88.00的高分。

第四轮，瑞典队的埃格斯选择臂立向后翻腾两周转体一周半，难度3.0，得分为57.60分。随后出场的梅利莎在做向后翻腾三周半-抱膝时出现非常严重的失误，仅仅得到24.75分。威尔金森第四跳选择3.2难度的向内翻腾三周半-抱膝，入水时水花没有压住，得到64.00分。墨西哥选手奥尔蒂斯采用向内翻腾三周半-抱膝，得到了86.40的高分。加拿大选手海曼斯使用反身翻腾三周半-抱膝，难度3.4，完成得非常漂亮，得到95.20分。小将王鑫选择向后翻腾三周半-抱膝，得到89.10分。随后登场的陈若琳同样得到89.10分。四轮过后，海曼斯升到第一位，陈若琳、王鑫暂居二三。

最后一轮，英国选手鲍威尔终于有所发挥，得到76.50分。埃格斯最后一条选择了相对容易的反身翻腾两周半-抱膝，但她凭借着不错的完成质量，得到59.49分。梅利莎采用向后翻腾两周半转体一周半-屈体，得到86.70分，但这个分数并不足以弥补她前一跳失误所带来的影响。威尔金森最后一跳轻松完成向后翻腾两周半转体一周半-屈体，得分为86.70分。之前排名第一的海曼斯采用向内翻腾三周半-抱膝，难度系数为3.2，得到88.00分，这对随后出场的中国选手来说是个很大的压力。两位小将王鑫和陈若琳均使用了向后翻腾两周半转体一周半-屈体，难度3.4，分别得到88.00分和100.30分。

最终，小将陈若琳成功顶住压力以447.70分夺得女子10米跳台的金牌，加拿大选手海曼斯和另一位中国小将王鑫分获银牌和铜牌。