Cancellara begon geweldig aan zijn tijdrit en was al na 9,7 kilometer de allersnelste. Daarna leek de Zwitser in te storten en nam Rohan Dennis het stokje als snelste man onderweg over. Maar Cancellara deelde zijn tijdrit geweldig in en snelde vervolgens naar de snelste tussentijden na 33,6 en 44,4 kilometer.
Ondertussen moesten Dumoulin en Froome onderweg tijd inleveren, terwijl Castroviejo een gevaarlijke outsider bleek voor de medailles. Dennis zag zijn tijdrit min of meer in het water vallen door een fietswissel, uiteindelijk bleek de Spanjaard net iets sneller van start naar finish te zijn gereden dan de Australiër.
Maar zowel Dennis als Castroviejo kwamen niet op het podium. Cancellara verpulverde de concurrentie met een tijd van 1:12.15,42 en een gemiddelde snelheid van 45,26 kilometer per uur. Dumoulin moest meer dan 47 tellen toegeven op Spartacus, maar dat was nog wel genoeg voor het zilver. Froome zette 1:13.17,54 neer en moest, net als in Londen (2012), genoegen nemen met het brons op de olympische tijdrit.