폐막식은 22일(한국시간) 브라질 리우 마라카냥 주경기장에서 열렸으며 폐막식 직전까지 내린 폭우와 강풍에도 불구하고 개막식 때처럼 친환경을 주제로 한 퍼포먼스와 함께 브라질 특유의 삼바축제분위기가 가시지 않았다.
리우데자네이루의 아름다운 자연 환경이 배경이 된 후 브라질 삼바의 전설 마르티뉴 다 시우바의 공연이 펼쳐졌으며, 브라질 국가가 울려퍼지는 가운데 리우 올림픽 대회에 참가한 전 세계 206개국 선수단, 난민 대표팀 등이 자국의 국기를 들고 경기장에 입장했다.
마라톤 금메달은 케냐의 엘루이드 킵초케, 은메달은 에티오피아의 페이사 릴레사, 동메달은 미국의 갈렌 루프가 차지했다.
토마스 바흐 국제올림픽위원회(IOC) 위원장의 폐회 연설 후 화려한 브라질 카니발 삼바 축제가 마라카낭 주경기장에서 펼쳐졌으며 이후 올림픽 위원회 신임 IOC 선수위원이 소개됐다.
IOC선수위원으로 새롭게 선출된 유승민 위원(대한민국, 탁구)은 옐레나 이신바예바(러시아, 육상), 기우르타 다니엘(헝가리, 수영),브리타 하이데만(독일)과 함께 소개 됐다. 유승민은 한국인으로서 두번째IOC 선수위원이 됐다.
2020년 7월 24일부터 8월 9일까지 열리게 될 도쿄올림픽의 소개는 고이케 유리코 도쿄 도지사가 토마스 바흐 위원장으로부터 올림픽기를 받았고, 이후 홍보를 위해 참석한 아베 총리가 일본의 유명 게임 캐릭터인 슈퍼마리오의 의상을 입고 나와 재빨리 옷을 벗으며 깜짝등장하기도 했다. 일본은 애니메이션을 이용해 2020년 하계올림픽 개최지 도쿄를 리우 올림픽 폐막식에서 8분 동안 홍보 했다.
토마스 바흐 IOC 위원장의 폐회 선언 이후 브라질을 상징하는 노란색의 물결이 펼쳐졌고, 정열이 돋보이는 삼바 댄서들의 공연이 절정에 이르렀다. 비가 내리는 마라카냥 주경기장에 불꽃이 터지며 리우올림픽 폐막식도 막을 내렸다.
정몽규 한국 선수단장은 “‘10-10‘을 달성하지는 못했지만 어려운 조건 속에서도 선수들의 열정과 투혼이 있었기에 메달 순위 8위에 올랐다”고 자평했으나 “유도, 배드민턴, 레슬링 등 대표 강세 종목에서 세계랭킹 최상위권 선수들이 부진했고 일부 선수에 의존한 기초 종목도 메달 획득에 실패했다”며 아쉬움을 전했다.