Insbesondere das Finale war hier in Peking auf eine Rennentscheidung mit einem schnellen Schlussabschnitt ausgerichtet. So blieben Toppzeiten aus und der bestehende olympische Rekord wurde bei diesen Spielen nicht erreicht. Im schnellsten Rennen, dem zweiten Vorlauf, verfehlte die spätere Olympiazweite Meseret Defar aus Äthiopien den Rekord mit 14:56,32 min um 15,53 Sekunden. Zum Weltrekord fehlten ihr 45,17 Sekunden.
Wie auch über 10.000 Meter wurde Elvan Abeylegesse, die zunächst Silber gewonnen hatte, ihre Medaille im März 2017 wegen Dopingmissbrauchs aberkannt.[6] Die nachfolgenden Läuferinnen rückten um jeweils einen Rang nach vorne.
Besonders benachteiligt wurden zwei Läuferinnen:
Sylvia Jebiwott Kibet, Kenia – Sie erhielt ihre Bronzemedaille mit einer Verspätung von annähernd neun Jahren und konnte nicht an der Siegerehrung teilnehmen.
Yuriko Kobayashi, Japan – Sie hätte über die Zeitregel am Finale hätte teilnehmen können.
Es fanden zwei Vorläufe statt. Die jeweils sechs ersten eines jeden Laufs (hellblau unterlegt) sowie die nächsten drei zeitschnellsten Athletinnen (hellgrün unterlegt) qualifizierten sich für die Viertelfinals.
Klare Favoritinnen waren die beiden Äthiopierinnen Tirunesh Dibaba und Meseret Defar. Seit 2003 hatten sie sich die Titelgewinne bei allen großen Meisterschaften geteilt:
Im Juni des Olympiajahres hatte Dibaba Defars Weltrekord um mehr als fünf Sekunden auf 14:11,15 min verbessert. So ging die knapp zwei Jahre jüngere Dibaba, die eine Woche zuvor bereits den 10.000-Meter-Lauf überlegen gewonnen hatte, als leicht favorisierte Läuferin ins Rennen. Anwärterinnen für die Medaille hinter den beiden Äthiopierinnen waren in erster Linie die drei Kenianerinnen Vivian Jepkemoi Cheruiyot als Vizeweltmeisterin, Priscah Jepleting Cherono als WM-Dritte und Sylvia Jebiwott Kibet als WM-Vierte sowie die dritte Äthiopierin Meselech Melkamu, Fünfte der Weltmeisterschaften 2007 und WM-Vierte von 2005. Nur als Außenseiterinnen gingen die Teilnehmerinnen aller anderen Nationen an den Start.
Im Finale waren je drei Äthiopierinnen, Kenianerinnen und US-Amerikanerinnen, zwei Russinnen sowie jeweils eine Läuferin aus China, Kanada und der Türkei vertreten. Hinzu kam die später wegen Dopingmissbrauchs disqualifizierte Türkin.[6]
Dieser Endlauf wurde der langsamste seit Einführung der Disziplin für Frauen bei den Olympischen Spielen 1996, aber deswegen nicht weniger interessant. Die ersten tausend Meter wurden in knapp 3:40 min gelaufen, einer Zeit, die selbst für einen Marathonlauf nicht allzu schnell gewesen wäre. Auf dem zweiten und dritten Kilometer wurde es zwar ein wenig zügiger, aber auch jetzt blieb es ein sehr gedrosseltes Tempo. Die 3000-Meter-Zwischenzeit war um mehr als eine Minute langsamer als vier Jahre zuvor in Athen. Entsprechend lange blieb das Feld geschlossen zusammen. Anschließend sorgte die später dopingbedingt disqualifizierte Abeylegesse für eine Temposteigerung. Mit der Chinesin Xue Fei und der Kanadierin Megan Metcalfe verloren erste Läuferinnen den Anschluss zum Feld, obwohl es immer noch nicht wirklich schnell geworden war. Der vierte Kilometer wurde in knapp drei Minuten absolviert.
Auf den letzten neunhundert Meter suchte Abeylegesse die Entscheidung mit einem langgezogenen Spurt. Noch immer konnten neun Athletinnen mithalten. Zu Beginn der letzten Runde ergriff Dibaba die Initiative und zog mit Defar im Schlepptau an Abeylegesse vorbei. Sofort entstanden große Lücken. Auf der Gegengeraden kämpften Dibaba und Defar um den Sieg. In der Zielkurve löste sich Tirunesh Dibaba auch von ihren letzten verbliebenen Gegnerinnen und wurde auch über 5000 Meter souveräne Olympiasiegerin. Ihre Vorgängerin Meseret Defar, die noch von der gedopten Abeylegesse passiert worden war, gewann nach Abeylegesses Disqualifikation Silber. Es gab also einen Doppelsieg für Äthiopien. Bronze gewann Sylvia Jebiwott Kibet vor Vivian Jepkemoi Cheruiyot, Kenia belege die Ränge drei und vier. Als beste Läuferin aus einem nicht-afrikanischen Land wurde die Russin Lilija Schobuchowa Fünfte vor der für die Türkei startende Alemitu Bekele, die ebenfalls aus Äthiopien stammte.
Tirunesh Dibaba machte sich mit ihrer zweiten Goldmedaille zu einer der erfolgreichsten Leichtathletinnen bei diesen Olympischen Spielen. Es war der zweite Olympiasieg für Äthiopien in Folge auf dieser Distanz.