不过赛前，前中国游泳队总教练陈运鹏就给孙杨与霍顿之争设计了一个可能的图景：孙杨在前100米到300米之间不受霍顿的干扰，按照自己的节奏游，只要在300米折返后，在最后100米凭借世界第一的冲刺能力发起强有力的冲击，最后就能够实现对霍顿的超越。
如果按照陈运鹏的设计，孙杨是否能在游进过程中看到霍顿并不那么重要了，只要他在最后冲刺的时候爆发出惊人的实力就可以。一年前的喀山游泳世锦赛，孙杨最后100米冲刺用时56秒26，而在几年前的巴塞罗那游泳世锦赛上，孙杨400米自由泳最后100米冲刺用了56秒19。从这个趋势看，孙杨的最后一百米如果能够游出56秒小几，就证明他的最后冲刺威力仍在。
进入决赛场地的孙杨，头上戴着红色耳机，任凭看台上呐喊、鼓掌以及对他名字的呼喊，只是低头默默地做着赛前的准备。当他站上出发台，双手下垂，所有人都明白，一场真正的对决就要展开了。
随着发令枪响，决赛的8名选手钻入水中。孙杨的反应时间是0.79秒，是所有选手中最慢的。前50米第八，100米后第七，然后是200米时第四，当孙杨在300米处转身时，他的位置是第三。在最后的冲刺过程中，孙杨并没有望向霍顿，55秒68的百米冲刺，孙杨战胜了1年前和3年前的自己，但仍输给了霍顿。3分41秒68，孙杨自2013年世锦赛后就再也没有游进过3分42秒以内，今天的孙杨战胜了过去三年的自己，但没能卫冕还是让他遗憾。“（冲刺时）看不到（霍顿）有些影响吧，但主要还是我的冲刺欠缺了一些。”孙杨赛后说，“今天我还有些压力，毕竟这是奥运会，四年才一次，结果挺遗憾的，但得到一枚奖牌也算是对自己四年努力的肯定吧！”，话虽如此，但在混合采访区，面对相熟的记者时，孙杨仍忍不住痛哭失声，这一幕情景也让所有人为他惋惜，也很心疼他。
