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  中國選手劉虹是2015年世界田徑錦標賽該專案冠軍得主,同時也是該專案世界紀錄保持者,然而她因為在2016年5月的世界團體競走錦標賽中被查出去甲烏藥鹼呈陽性而被禁賽一個月,儘管如此她仍被外界視為奪冠熱門人選。世界排名僅次於劉虹的墨西哥選手瑪利亞·瓜達盧普·岡薩雷斯在近年也表現突出,她曾在2015年泛美運動會上獲得該專案冠軍,另一方面,墨西哥歷史上所獲得的10枚奧運田徑獎牌中,有9枚來自於男子競走,因此墨西哥也期待著她為該國帶來第一枚女子競走獎牌甚至金牌。另外,劉虹的隊友切陽什姐和呂秀芝、世界排名第四的巴西選手Erica de Sena以及世界排名第五的義大利選手Elisa Rigaudo也同樣具備爭奪獎牌的實力,其中切陽什姐是2012年倫敦奧運該專案銀牌得主,呂秀芝是2015年世錦賽該專案銀牌得主,而Rigaudo則是2008年北京奧運該專案銅牌得主。  比賽開始後,岡薩雷斯率先取得領先的位置,三名中國選手也和岡薩雷斯展開了激烈較量,她們在比賽大部分時間處於交替領先的狀態,彼此之間沒有拉開太大距離,在比賽進行到一半時,劉虹暫時取得領先。在比賽的後半段,第一集團選手之間仍沒有拉開太大差距,到16公里處時,切陽什姐處於領先,呂秀芝、岡薩雷斯、劉虹以及另外一名義大利選手安托裡娜·帕爾米薩諾則緊隨其後。當比賽進行到最後階段的時候,競爭開始激烈起來,原先領先的切陽什姐被其他選手超越,獎牌的爭奪在岡薩雷斯、劉虹和呂秀芝之間展開,到了最後500米處時,呂秀芝首先被甩開,退出金牌的爭奪,而劉虹則緊隨岡薩雷斯。當兩人離終點越來越近時,劉虹藉助自己在衝刺方面的優勢超越了岡薩雷斯,最終以2秒的優勢戰勝後者奪冠,岡薩雷斯和呂秀芝分別獲得銀牌和銅牌。義大利選手安帕爾米薩諾雖然一開始處於劣勢,但仍然後來居上,最終她超越切陽什姐獲得第四名。

  以下為比賽開始之前的世界紀錄、奧運紀錄以及2016年年度最好成績:
2016年夏季奧林匹克運動會田徑女子20公里競走比賽於2016年8月19日在巴西里約熱內盧蓬塔爾沙灘舉行。