加藤凌平とともに第1班でゆかからスタートした内村。15.766点でトップに立ち幸先の良いスタートを切る。だが2種目目の鞍馬、つり輪でオレグ・ベルニャエフ（ウクライナ）が高難度の技をそろえ逆転。この時点で内村は3位まで後退する。
第4種目の跳馬で内村は最高難度のリ・シャオペンに挑戦。着地も決めて2位に浮上した。続く平行棒で内村は15.600点を出すも、ベルニャエフが16.100点を出してリードを広げる。内村はトップのベルニャエフまで0.901点差で最終種目の鉄棒を迎えた。
内村はコバチ、カッシーナと離れ技を成功させ、着地も完璧に止め15.800点を出す。対するベルニャエフの鉄棒はミスなく離れ技を成功させ、着地も前に一歩飛ぶ程度に収めたが14.800点。最終種目で内村が大逆転劇を見せた。
【速報】体操男子個人総合で内村航平選手が金メダルを獲得！個人総合2連覇を達成しました！#がんばれニッポン #体操 #Rio2016
— 日本オリンピック委員会（JOC） (@Japan_Olympic) 2016年8月10日
五輪連覇を果たした内村には、「ヤッパリ勝ち癖のある選手って、ココイチで凄いことやってのけちゃうんだな」「本当に大逆転の金メダルでした。おめでとうございます」「内村航平対ベルニャエフが名勝負過ぎてすっかり目が覚めちゃった…」「あの舞台、あの場面でいつも通りの演技が出来るっていうことが素晴らしいと思います」「鉄棒キレッキレでした！！目が離せなかった演技でした」などの声が寄せられている。
