مراسم اختتامیه در حالی برگزار شد که میشل تمر، رئیس‌جمهور برزیل، از ترس هوشدن در ورزشگاه حضور نداشت. 
پرچم المپیک به وسیله ادواردو پائس، شهردار ریودوژانیرو، به یوریکو کویکه، فرمامدار توکیو که فقط یک ماه از انتصابش به این سمت می‌گذرد، تحویل داده شد. توکیو میزبان دوره بعدی المپیک در سال 2020 است. 
پس از به‌نمایش‌درآمدن پرچم کشور ژاپن، کلیپی از میزبانی توکیو برای المپیک 2020 نشان داده شد تا به‌این‌ترتیب میزبان دوره بعدی المپیک در سال 2020 معرفی شود. 
ادامه مراسم اختتامیه در اختیار ژاپنی‌ها بود. ابتدا شینزو آبه، نخست‌وزیر این کشور، با کمک یک بازی کامپیوتری به نام «super mario» در میانه ورزشگاه ماراکانا ظاهر شد. سپس با اجرای مراسم کوتاهی، عبارت «در توکیو می‌بینیم‌تان» به نمایش در آمد و سپس آبه همین عبارت را تکرار کرد تا به‌نوعی مردم دنیا را به المپیک آینده در پایتخت ژاپن دعوت کرده باشد. 
مشعل المپیک با اجرای سرودی خاص و مراسمی ویژه خاموش شد. در ادامه نیز نورافشانی بر فراز ورزشگاه ماراکانا انجام شد. 
پایان‌بخش مراسم اختتامیه اجرای برخی نمایش‌های سنتی برزیل با استفاده از نمادهای این کشور، ازجمله طوطی خوش‌رنگ آمازون بود. همچنین پرچم کشور یونان هم به‌عنوان خاستگاه المپیک برافراشته شد، ضمن اینکه دقایقی طولانی ورزشگاه ماراکانا غرق نورافشانی شد.