奥运会第2比赛日结束后，中国队掉到了奖牌榜第6位，榜首也从澳大利亚换成了日本队。进入第3个比赛日，中国队在多个项目上具备冲金实力。反超日本登顶几乎就是板上钉钉的事情，事实也的确如此。

在下午阶段的比赛中，黄雨婷率先在射击女子10米气步枪项目上以0.1环之差夺得银牌。本场比赛结束后，她也以1金1银结束了本届奥运会之旅。第一次参加奥运会就拿到两枚沉甸甸的奖牌，这样的表现相当出色了。在接受采访的时候黄雨婷表示希望好好地休息一下，最想做的就是去听一场演唱会。

紧接着在跳水男子双人10米跳台项目中，杨昊与练俊杰顺利夺金。两人从第1跳就开始领先，最终以290.35分的总成绩强势夺金，打破了该项目的奥运纪录。这是中国跳水队本届奥运会的第2金，同时也是历届奥运会的第49金，超越美国队独享历史第1的宝座，无愧“跳水梦之队”的称号。

晚间场射击男子10米气步枪决赛打响，中国选手盛李豪最终夺冠，成绩为252.2分，打破了奥运会纪录。又添1金，盛李豪以2金结束奥运征程，妥妥的大赢家！

之后进行的男子竞技体操团体赛中，中国队最后时刻连续出现失误，被日本队反超，最终拿到银牌，美国铜牌。

男子100米仰泳决赛，中国选手徐嘉余游出了52秒32的成绩获得银牌，意大利选手切孔以52秒的成绩夺得金牌，美国选手墨菲52秒39拿到铜牌；女子100米蛙泳，唐钱婷最终以1分05秒54的成绩获得银牌，南非选手史密斯以1分05秒28的成绩拿到金牌，爱尔兰选手迈克莎莉拿到铜牌。至此，中国代表团在第3个比赛日一共拿到2金4银的成绩，排在了奖牌榜第3位。

排在榜首的是日本队，他们在这个比赛日拿到了2金2铜的成绩，总成绩为6金2银4铜；东道主法国队升到了第2位，成绩为5金8银3铜，这个比赛日拿到了2金4银1铜，最后4小时更是2金3银1铜，可谓全面发力。在女子个人佩剑项目中更是包揽了金银牌！是这个比赛日的最大赢家。第4位澳大利亚5金4银；第5位韩国5金3银1铜；美国第6，成绩为3金8银9铜。