8月12日，燃烧了16天的巴黎奥运会圣火主火炬迎着夕阳逐渐熄灭。在本届奥运会上获得了四枚金牌的法国游泳运动员Léon Marchand手提火种灯熄灭奥运圣火，将火种灯带往法兰西体育场开启同样盛大的闭幕式。
与开幕式在塞纳河上举行不同，闭幕式回归传统回到主会场——法兰西体育场举行。依然由开幕式导演乔利（Thomas Jolly）执导名为《记录》（Record）的闭幕式，鉴于开幕式引发的广泛争议，这次闭幕式的脚本被修改了数十次，最终呈现得中规中矩，没有什么特别引发争议的内容。
闭幕式的舞台布置成了世界地图的模样：五大洲，四大洋，有270位艺术家和表演者参与其中，持续近3个小时。按照闭幕式的传统，希腊国旗将被升起，希腊国歌奏响，以表彰希腊在奥林匹克运动中的重要作用。但这一次将这一仪式融入了整场演出之中，带领观众追溯至19世纪末，法国人顾拜旦复兴古代奥林匹克运动的足迹。而往常闭幕式中最大的悬念——下一个主办城市的8分钟展示被拖长到了12分钟，著名电影演员汤姆·克鲁斯，从法兰西体育场的屋顶上悬降而下，与现场观众热烈互动后，接过奥林匹克会旗，骑上其标志性的摩托离开体育场，运往美国。
来自200余个国家和地区及难民代表团的逾万名运动员参加了本届奥运会。其中，63个代表团瓜分了329枚金牌，91个代表团获得奖牌。加拿大队获得了9枚金牌、7枚银牌和11枚铜牌，总共27枚奖牌位于金牌榜的第12位，这是加拿大队在非抵制夏季奥运会中的最好成绩，超过了三年前在东京和 1992 年在巴塞罗那创下的最高纪录。中国代表团获得40金27银24铜共91枚奖牌，也创造了境外奥运会上的最好成绩，如果加上中国香港队的2金2铜四枚奖牌，金牌数可算是全球第一。美国代表团金牌数与中国相同，都是40枚，再加上44枚银牌和42枚铜牌，以总奖牌数126枚排名第一。