2013年9月7日：国际奥委会于当地时间下午5点20分（UTC-3）在阿根廷布宜诺斯艾利斯举行的第125届国际奥委会全体会议上决定由日本东京主办。
土耳其伊斯坦布尔：12票一致赞成。西班牙马德里：12票一致赞成。日本东京：11票同意，1票反对。 阿塞拜疆巴库：未达到举办要求而宣布退出。卡塔尔多哈：未达到举办要求而宣布退出。意大利罗马：因政府不支持而退出申办。
土耳其伊斯坦布尔、日本东京、西班牙马德里三个城市角逐2020夏奥会举办资格，一共有103个投票委员，国际奥委会主席罗格，日本的一个委员，土耳其的一个委员、西班牙的三个委员避嫌不参加，此外除去因故缺席的委员，第一轮实际投票人数94人。
在首轮投票中有任何一个城市的得票数超过了总票数的50%，那么这个城市就获得了2020年奥运会承办权。如果没有任何一个城市得票超过50%，那么将首先淘汰掉得票数最少的城市，然后进行第二轮投票。如果只剩下两个城市对决时，那么得票多的城市胜出。投票采取秘密方式进行，每轮过后只宣布被淘汰的城市，不宣布每个城市的得票数。
第一轮投票结果：东京获得42票，伊斯坦布尔和马德里均获得26票，伊斯坦布尔和马德里进入附加投票。在附加投票中，伊斯坦布尔获得49票，马德里获得45票，马德里首轮出局。第二轮投票在东京和伊斯坦布尔之间展开。
第二轮投票表决共有97名国际奥委会委员参加投票。东京获得60票，伊斯坦布尔获得36票，另有1票弃权。国际奥委会主席雅克·罗格随即宣布，东京获得第32届夏
东京奥运会上，俄罗斯是以俄罗斯奥运队的方式参赛的。
因***问题的原因，国际奥委会决定将俄罗斯禁赛至2022年底，俄罗斯不能以国家队的名义参加国际赛事。但符合要求的运动员可以以个人名义参加，俄罗斯代表队以俄罗斯奥委会的名义参加。
东京奥运会的比赛项目顺序如下：
7月23日至8月8日：
1.田径比赛（其中包括马拉松、竞走、跳高、跳远、三级跳远、铅球、铁饼、标枪、十项全能等）
2.游泳比赛（其中包括自由泳、蛙泳、仰泳、蝶泳、混合泳、跳水、水球等）
3.体操比赛（其中包括艺术体操、蹦床、竞技体操、器械体操等）
1.跳水比赛；2.游泳比赛；3.花样游泳比赛；4.水球比赛；5.射箭比赛；6.田径比赛；7.羽毛球比赛；8.棒球比赛；9.篮球比赛；10.拳击比赛；11.皮划艇比赛；12.自行车比赛；13.马术比赛；14.击剑比赛；15.曲棍球比赛
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除上述比赛项目外，还有足球、高尔夫、体操、手球、柔道、空手道、现代五项、赛艇、七人制橄榄球、帆船、射击、滑板、垒球、攀岩、冲浪、乒乓球、跆拳道、网球、铁人三项、排球和举重等比赛项目。
东京奥运会共设34个大項，339个小项比赛。新增滑板、冲浪、攀岩、棒垒球和空手道5个大项。田径、赛艇、羽毛球、棒球、垒球、篮球、足球、拳击、皮划艇、自行车、击剑、体操、举重、手球、曲棍球、柔道、水上项目、现代五项、马术、跆拳道、网球、乒乓球、射击、射箭、铁人三项、帆船帆板、排球。
