Ci ha fatto sognare per due terzi di gara Elisa Longo Borghini. La ciclista azzurra, dopo aver assaporato per due terzi di gara un piazzamento sul podio deve accontentarsi di un buon quinto posto nella cronometro femminile. L'italiana subisce nei dieci chilometri finali il ritorno perentorio delle due olandesi, che le tengono testa assieme alla statunitense Armstrong e alla russa Zabelinskaya. Trionfa la campionessa americana, che fa tris dopo i successi alle precedenti Olimpiadi.
La Longo Borghini, che partiva con il numero nove, inizia subito all'attacco e, al primo intertempo è alle spalle soltanto della numero uno della cronometro, la statunitense Armstrong. Alle sue spalle sembrano faticare la russa Zabelinskaya e le due olandesi Van Der Breggen e soprattutto la Van Dijk, che complice una disavventura sul ciglio della strada perde circa 20 secondi fatali alle sue speranze di medaglia. Alle spalle, con ampissimi distacchi, le altre, che non riusciranno più a competere per un posizionamento tra le prime cinque.
L'azzurra tiene alto il ritmo nel tratto centrale della gara, riuscendo a tenere un ottimo passo, ma subisce il ritorno della russa Zabelinskaya, protagonista assoluta nel tratto intermedio. Quest'ultima recupera diciotto secondi all'italiana e supera perfino la Armstrong di un paio di secondi. Le olandesi recuperano terreno con la Van Der Breggen che si attesta alle spalle della Longo Borghini e la Van Dijk che segue a ruota alle spalle dell'australiana Villumsen.
Le olandesi volano nel tratto finale, facendo registrare i due migliori parziali, sufficienti però soltanto a superare l'italiana che chiude al quinto posto. La Van Der Breggen riesce a centrare il gradino più basso del podio anticipando la connazionale. La lotta a due per l'oro premia la campionessa statunitense Armstrong. Negli ultimi chilometri quest'ultimma supera virtualmente la russa, che paga lo sforzo del recupero nella parte centrale della gara, chiudendo soltanto a cinque secondi dalla nuova campionessa Olimpica.
Questo l'ordine d'arrivo delle prime dieci
1 USA ARMSTRONG Kristin 44:26.42
2 RUS ZABELINSKAYA Olga 44:31.97
3 NED VAN DER BREGGEN Anna 44:37.80
4 NED VAN DIJK Ellen 44:48.74
5 ITA LONGO BORGHINI Elisa 44:51.94
6 NZL VILLUMSEN Linda 44:54.71
7 CAN WHITTEN Tara 45:01.16
8 GER BRENNAUER Lisa 45:22.62
9 AUS GARFOOT Katrin 45:35.03
10 USA STEVENS Evelyn 46:00.08