Tham dự buổi lễ, có Nhật hoàng Naruhito, Chủ tịch Ủy ban Olympic quốc tế (IOC) Thomas Bach cùng nguyên thủ quốc gia 15 nước và phu nhân. Do dịch bệnh, cho nên số lượng đại biểu, khách mời cũng được giảm xuống còn khoảng 1.000 người là các quan chức cấp cao Nhật Bản, lãnh đạo và quan chức ngành thể thao của nhiều nước trên toàn thế giới.
Olympic Tokyo 2020 được tổ chức với nhiều khó khăn bởi tác động tiêu cực của dịch Covid-19 cho thấy nỗ lực rất lớn của IOC và nước chủ nhà Nhật Bản sau một năm bị hoãn. Chính vì vậy lễ khai mạc cũng có nhiều điểm khác biệt so với các kỳ Olympic khi diễn ra mà không có khán giả và hạn chế rất nhiều về độ hoành tráng, nhưng lại mang nhiều ý nghĩa. Với chủ đề "Gắn kết bằng cảm xúc" (United by Emotion), lễ khai mạc mong muốn chuyển tải thông điệp về một kỳ Thế vận hội thể hiện tinh thần "chiến thắng đại dịch". Khẩu hiệu Olympic năm nay là "Nhanh hơn- Cao hơn- Mạnh hơn- Cùng nhau" nhằm động viên các vận động viên (VÐV) thi đấu, chinh phục những đỉnh cao mới trong thể thao, còn nhấn mạnh tinh thần đoàn kết, cùng nhau vượt qua dịch bệnh. Từ ý tưởng đó, lễ khai mạc hướng tới sự nghiêm trang, đề cao tinh thần thể thao cao thượng, trung thực và trong sáng, mở đầu bằng lễ tưởng niệm hàng triệu người chết vì dịch Covid-19 và những nạn nhân của thiên tai thời gian qua.
Sau các nghi thức thượng cờ, cử hành quốc ca của nước chủ nhà và giới thiệu biểu tượng Olympic, các nghệ sĩ Nhật Bản đã biểu diễn một chương trình nghệ thuật đầy ấn tượng với sự hỗ trợ của công nghệ âm thanh, ánh sáng hiện đại. Tuy không có hàng nghìn diễn viên cùng những màn vũ điệu, âm nhạc sôi động và đạo cụ cầu kỳ, nhưng các nghệ sĩ đã giới thiệu đến người xem toàn thế giới vẻ đẹp của văn hóa truyền thống, hiện đại của Nhật Bản, nghiêm cẩn, khiêm nhường, nhưng chứa đựng trong đó nhiều giá trị tinh thần và triết lý phương Ðông sâu sắc. Ðồng thời cũng thể hiện được khát vọng vươn lên trên hành trình đầy thử thách của các vận động viên và của nhân loại hướng về tương lai.
Tiếp nối chương trình là phần diễu hành của 206 đoàn thể thao, đại diện cho 205 nước và vùng lãnh thổ cùng đoàn thể thao của người tị nạn. Lễ diễu hành tuân thủ các quy định phòng dịch, giữ khoảng cách và hạn chế số lượng người tham gia chỉ khoảng gần 6.000 người. Dẫn đầu là Ðoàn thể thao Hy Lạp, quê hương của phong trào Olympic và Ðoàn thể thao người tị nạn, tiếp nối là các đoàn sắp xếp theo bảng chữ cái của Nhật Bản. Có tổng cộng 11.058 VÐV tham dự Olympic Tokyo 2020, trong đó đoàn thể thao đông nhất là Mỹ (630 VÐV), thứ hai là đoàn Nhật Bản (552 VÐV), tiếp theo, lần lượt là: Australia (469 VÐV), Ðức (425 VÐV), Trung Quốc (414 VÐV), Pháp (397 VÐV)...
Sau lễ tuyên thệ của đại diện của các VÐV, trọng tài, bà Seiko Hashimoto, Trưởng Ban tổ chức Olympic và Paralympic Tokyo 2020 và ông Thomas Bach, Chủ tịch IOC đã phát biểu chào mừng thành viên đoàn thể thao các nước đã tham dự Thế vận hội, cảm ơn chính quyền và nhân dân Nhật Bản đã làm hết sức mình vì sự thành công trọn vẹn của Olympic Tokyo 2020, mong muốn các VÐV sẽ thi đấu với tinh thần thể thao cao thượng, trung thực, thể hiện tình đoàn kết, sẻ chia, cùng nhau hướng về phía trước. Tiếp nối chương trình, Nhật hoàng Naruhito đã lên tuyên bố khai mạc Thế vận hội Olympic Tokyo 2020.
Lễ khai mạc đã khép lại với lễ rước đuốc và thắp sáng đài lửa Olympic. Tay vợt nữ Naomi Osaka vinh dự trở thành vận động viên được lên thắp sáng đài lửa Olympic. Thế vận hội Olympic Tokyo 2020 sẽ thi đấu trong 15 ngày và bế mạc vào ngày 8-8.
Lần đầu trong lịch sử thể thao Việt Nam, bộ môn bắn cung đã có hai gương mặt trẻ Ðỗ Thị Ánh Nguyệt (sinh năm 2001) và Nguyễn Hoàng Phi Vũ (1999) giành quyền dự Thế vận hội.
Mặc dù thi đấu rất cố gắng và đạt thành tích cá nhân tốt nhất trong năm, song Ánh Nguyệt chỉ đạt 628 điểm sau 70 mũi tên (xếp hạng 49/64), còn Phi Vũ thi đấu sau cũng chỉ đứng hạng 53/64 (647 điểm). Với kết quả này, hai tay cung Việt Nam đã không đủ điểm để tham dự nội dung đôi nam nữ.