闭幕式临近尾声，现场举办了奥林匹克会旗交接仪式，在巴西当地青少年的合唱歌声中，奥林匹克会旗缓缓降下，里约奥运会代表将奥林匹克会旗庄严地递交给国际奥委会主席巴赫，由巴赫移交到东京市市长小池百合子手中，小池百合子代表日本东京接下这份荣耀与责任，奥运会从此进入下一个周期。
现场演奏日本国歌，马拉卡纳体育场由现场演员呈现出了巨幅的日本国旗，并用各国语言写出了“感谢”的字样。随后，现场播放了东京奥运会宣传片，用极具现代化特色的表现方式展现了东京承办奥运会的决心和挚爱。宣传片中，奥运场面和日本文化的融合令人印象深刻，北岛康介、足球小将、哆啦A梦等享誉世界的现实和虚拟人物一一亮相，宣传片最后一幕，日本首相安倍晋三扮演成日本任天堂著名游戏角色超级马里奥，并利用场地中央设置的“管道”出现在马拉卡纳体育场中央，拉开东京奥委会8分钟表演的序幕。
随后，东京奥委会在现场进行了融入高科技灯光元素的舞蹈，现场通过灯光呈现出东京夜景，美不胜收。以国家主题元素的舞蹈继续上演，舞蹈结束之际，现场众多舞者在华丽灯光的映衬下组成了“See you in Tokyo”的绚丽标志，那一刻日本首相安倍晋三也将具有象征意义的红球交给了站在身旁的北岛康介手中。
东京是在2013年9月被时任奥委会主席罗格宣布成为2020年奥运会主办城市的，将于2020年07月24日到2020年08月09日举行。东京是继巴黎（法国）、伦敦（英国）、洛杉矶（美国）和雅典（希腊）后的世界第5个至少两次举办夏季奥运会的城市，同时也是亚洲第一个。继1964年日本东京第一次举办（也是亚洲第一次举办）夏季奥运会以来日本第二次获得夏季奥运会的主办权，这也将是夏季奥运会时隔12年再一次回到亚洲。
