Auch die in den Vorläufen für die Medaillenstaffeln eingesetzten Läuferinnen erhielten entsprechendes Edelmetall. Rekorde dagegen wurden alleine den im Finale eingesetzten Athletinnen zugesprochen.
Die siegreiche Staffel aus der Sowjetunion verbesserte den bestehenden olympischen Rekord im Finale am 1. Oktober in der Besetzung Tazzjana Ljadouskaja, Olga Nasarowa, Marija Pinigina und Olha Bryshina um 3,12 Sekunden auf 3:15,17 min. Mit dieser Zeit übertrafen sie auch den bisherigen Weltrekord um 75 Hundertstelsekunden.
Die dreizehn Staffeln wurden in zwei Läufe gelost. Für das Finale qualifizierten sich pro Lauf die ersten drei Staffeln. Darüber hinaus kamen die zwei Zeitschnellsten, die sogenannten Lucky Loser, weiter. Die direkt qualifizierten Staffeln sind hellblau, die Lucky Loser hellgrün unterlegt.
Es wurde ein Dreikampf zwischen den USA, der DDR und der Sowjetunion erwartet. Die Sowjetunion hatte mit Olha Bryshina die Olympiasiegerin des Einzelwettbewerbs in ihren Reihen. Die Vereinigten Staaten waren die Olympiasieger der letzten Spiele, die DDR Welt- und Europameister sowie Weltrekordhalterinnen.
Es gab folgende Besetzungsänderungen:
UdSSR: Tazzjana Ljadouskaja lief für Ljudmyla Dschyhalowa,
USA: Lillie Leatherwood wurde durch Valerie Brisco und Sherri Howard durch Florence Griffith-Joyner ersetzt.
DDR: Sabine Busch lief anstelle von Grit Breuer.
BR Deutschland: Ute Thimm lief für Michaela Schabinger und Andrea Thomas anstelle von Gisela Kinzel.
Jamaika: Marcia Tate wurde durch Sandie Richards ersetzt.
Großbritannien: Angela Piggford lief für Janet Smith.
Kanada: Molly Killingbeck kam für Esmie Lawrence zum Einsatz.
Die US-Amerikanerin Denean Howard übergab nach der ersten Runde den Stab als Führende an Diane Dixon. Olga Nasarowa lief einen schnellen zweiten Part und brachte der sowjetischen Staffel einen Vorsprung von acht Metern auf die USA. Die DDR war zurückgefallen und kämpfte um die Bronzemedaille. Valerie Brisco verkürzte den Rückstand der US-Amerikanerinnen auf die UdSSR bis auf einen halben Meter. Florence Griffith-Joyner heftete sich als Schlussläuferin an die Fersen der sowjetischen Athletin Olha Bryshina, doch Bryshina löste sich und erreichte mit drei Metern Vorsprung das Ziel. Die sowjetische Staffel erzielte einen neuen Weltrekord und auch die US-Staffel blieb noch unter der vorher bestehenden Marke. Das DDR-Team errang knapp drei Sekunden hinter den Vereinigten Staaten die Bronzemedaille gut vier Sekunden vor der BR Deutschland. Die Staffeln aus Jamaika und Großbritannien belegten mehr als vier Sekunden hinter der bundesdeutschen Mannschaft die Plätze fünf und sechs.