Bij het eerste tussenpunt had Cancellara toch wel verrassend de snelste tijd neergezet. Het verschil met Rohan Dennis was amper een seconde, maar dat werd in het tweede gedeelte omgezet naar tijdwinst voor Dennis (door foutieve tijdwaarneming valt dat echter te betwijfelen). Bij de derde passage, dus na het ingaan van de tweede ronde, had Cancellara de rollen omgedraaid en had hij plots 17 seconden voorsprong op de Australiër. Na een fietswissel van Dennis kon de renner van BMC de Zwitser helemaal niet meer bedreigen voor het goud en liep het verschil op tot meer dan een minuut. Er stond geen maat op Spartacus die net als in 2008 het goud veroverde op de tijdrit.
Tom Dumoulin reed, naar omstandigheden, een keurige tijdrit. Hij deelde zijn tijdrit goed in en eindigde uiteindelijk als tweede op 47 seconden van Spartacus. Chris Froome, die als allerlaatste van start ging, wist net onder de tijd van Jonathan Castroviejo te duiken en veroverde het brons. De onfortuinlijke Dennis eindigde ondanks een gebroken opzetstuur als vijfde.
//platform.twitter.com/widgets.js#Rio2016 Well done to @RohanDennis who despite an unlucky bike change held on to finish in 5th place in the ITT! pic.twitter.com/xptRlgWdHn
— BMC Racing Team (@BMCProTeam) 10 augustus 2016