北京时间8月12日14：30在水立方进行女子10米双人跳台的决赛，中国队由王鑫/陈若琳出战。
第一轮规定动作，各队组合表现虽都有瑕疵，但整体表现均不错，除了墨西哥外其他各队分数都非常接近。第一轮后，中国队以55.80分暂居第一，领先第二名的朝鲜组合2.4分。
第二轮，依然是难度系数为2.0的规定动作，第五位出场的中国队，动作依然完成得非常漂亮利索，取得55.20分。而随后出场的德国组合则在空中同步问题上略有不足，得到49.80分。本轮最后出场的澳大利亚队使用反身翻腾半周-屈体，无论在动作完成度还是空中同步上都表现得非常出色，这一跳她们获得了53.40分跃居成绩榜第三。而中国队在第二轮后继续保持领先，领先朝鲜6分。
第三轮开始为自选动作。英国队使用向前翻腾三周半-屈体，但完成质量很差，溅起了很大的水花。第二位出场的朝鲜队出现失误，仅得到61.20分。墨西哥队发挥相当稍好，取得了77.76分。随后登场的中国队采用了前几组选手都出现很大失误的向前翻腾三周半-屈体，利落完美的表现夺得79.20分。三轮过后，中国队的领先优势开始逐步扩大，已经领先第二名的澳大利亚将近14分，而之前名列第二的朝鲜则由于重大失误一下子掉到了第六。
第四轮，英国队使用了难度较低的向内翻腾两周半-屈体的动作，取得了63.84分。朝鲜队第四个动作依然不够理想，只得到63.36分。墨西哥组合向后翻腾三周半-抱膝，起跳不够导致入水不理想，73.26分。随后出场的中国队表现出色，虽然入水并非完美但两个小姑娘仍获得了82.56的高分。第七位出场的加拿大队出现失误，水花飞溅，只得到62.37分。第四轮结束后，中国、澳大利亚和墨西哥暂居前三。
最后一轮，此前排名第七的朝鲜队采用5253B向后翻腾两周半转体一周半-屈体，获得78.54分，这也是她们自选动作中完成质量最高的一跳。排名暂居第三的墨西哥队队表现不错取得83.64分。不过随后出场的中国组合王鑫/陈若琳动作完成得更加完美取得了90.78的全场最高分，同时锁定冠军。澳大利亚队最后一个登场。她们使用3.4难度的向后翻腾两周半转体一周半-屈体动作，获得87.72分夺得一枚银牌。
最终，中国组合王鑫/陈若琳以363.54分轻松摘得金牌，澳大利亚和墨西哥分别以335.16分和330.06分夺得银牌和铜牌。
