中国跳水队派出了上届卫冕冠军郭晶晶和吴敏霞的双保险组合出战。
女子3米跳板将产生本届奥运会首枚跳水单人项目的金牌，也是第五枚跳水金牌，此前中国跳水队已经包揽了四金。
女子3米板是中国的传统优势项目，曾涌现了高敏和伏明霞这样的世界级名将，在郭晶晶“接班”后，中国队对该项目的统治已经长达20年之久。
在半决赛中，郭晶晶以第一名身份晋级，吴敏霞则在第三跳做107B（向前翻腾三周半屈体）时出现失误，因此落后俄罗斯老将帕卡琳娜38.2分排名第三晋级。
决赛中，12位选手共跳5轮。出场顺序根据半决赛成绩倒序出场，这也意味着每轮比赛吴敏霞都在第10位出场，而郭晶晶则作为压轴出场。
第一轮比赛，吴敏霞选择是难度系数为3.0的405B（向内翻腾两周半屈体），在漂亮完成后得到了72.00分。
帕卡琳娜和郭晶晶则都跳的是难度为3.0的205B（向后翻腾两周半屈体），两人都出色完成，并都拿到了81.00分。
首轮过后，郭晶晶和帕卡琳娜并列首位，吴敏霞暂时与意大利的卡尼奥托和墨西哥选手萨切斯并列第4，落后澳大利亚选手斯特拉顿1.5分。
第二跳，吴敏霞的动作是5335D（反身翻腾一周半转体两周半），这个动作难度为2.9，由于腾空时上身有点靠，压水花稍差，这一跳得到了75.40分。
帕卡琳娜则选择了3.0难度的405B，虽然脚部有点甩，但依靠经验，俄罗斯老将还是基本控制住了水花，最后也得到了75.00分。
郭晶晶这一跳完成的是与帕卡琳娜同难度系数的305B（反身翻腾两周半屈体），从起跳到入水，郭晶晶的动作都无可挑剔，也因此得到了84.00分的高分。
第二轮过后，郭晶晶领先帕卡琳娜9分居首，吴敏霞则掉到了第5位，不过落后第2名的帕卡琳娜也只有8.6分而已。
第三轮，吴敏霞、帕卡琳娜和郭晶晶都选择了难度系数为3.1的107B（向前翻腾三周半屈体），这一动作吴敏霞和郭晶晶在本次比赛的预赛和半决赛中都有比较明显的失误。
吴敏霞完成的基本成功，只是入水时略过，不过这一跳依然得到了75.95分。
随后出场的帕卡琳娜无论高度、空中姿态以及水花都要比吴敏霞要好，因此得到了80.60分。
最后出场的郭晶晶顶住压力，以更完美姿态入水，这一跳得到了88.35分。
三轮过后，郭晶晶以253.35分领先帕卡琳娜16.75分继续领跑，吴敏霞则以223.35分升至第4位。
第四轮比赛，吴敏霞和帕卡琳娜同样选择了难度3.0的305B（反身翻腾两周半屈体），吴敏霞从走板到入水都极佳，得到了85.50分。
帕卡琳娜则在踏板有小瑕疵的情况下最后入水控制得很好，因此也拿到了82.50分。
郭晶晶跳的则是同难度系数的5152B（向前翻腾两周半转体一周屈体），在入水的时候稍过溅起些许水花，这一跳得到了76.50分。
本轮过后，郭晶晶领先10.75分仍居首位，吴敏霞升到第三，落后帕卡琳娜10.25分。
最后一跳，吴敏霞的动作是3.0难度的205B（向后翻腾两周半屈体），用完美一跳结束了本次比赛，这一跳得到了81.00分。
帕卡琳娜选择的是相同难度系数的5152B（向前翻腾两周半转体一周屈体），实际上也就是郭晶晶第四轮选跳的动作，同样完成不错，得到了79.50分。
最后一个出场的郭晶晶则跳了难度系数3.0的405B（向内翻腾两周半屈体），在出色完成一跳后，以85.50的高分完赛。
最终，“跳水皇后”郭晶晶以总分415.35分的高分成功卫冕，为中国代表团赢得了第35枚金牌。
目前跳水项目产生五金全部被中国跳水队收入账下。
郭晶晶也因此成为了继美国人麦克科米克、德国名将克拉默、高敏和伏明霞之后，第五位在奥运会上卫冕女子3米跳板冠军的选手。
同时使得中国跳水队在女子3米跳板项目上自1988年以来从未让金牌旁落，并以在奥运会上夺得4金2银的成绩超越伏明霞的4金1银成为女子跳水“第一人”。
俄罗斯老将帕卡琳娜以398.60分获得亚军，吴敏霞以389.85分摘得铜牌。
赛后吴敏霞说：“今晚的比赛非常激烈，我发挥出了自己的正常水平。”
在上届雅典奥运会上，吴敏霞输给郭晶晶获得银牌，这次金牌又被郭晶晶拿到，而自己只获得一枚铜牌，对此吴敏霞说：“对于这个成绩我不感到后悔，帕卡琳娜做得不错，我认为我已经全力以赴了。”
谈及郭晶晶退役的传言，她说：“她还没有正式宣布退役，中国队是个大家庭，我不知道她不在之后我是否能够成为领军人物。”
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