A három pályázó közül a szavazás első körében is Tokió végzett az élen, ám az abszolút többséget nem szerezte meg. Isztambul és Madrid azonos szavazattal zárt, közöttük újraszavazással döntöttek a NOB tagjai.
A második körre végül a török város maradt versenyben, abban viszont ismét Tokióra voksoltak a legtöbben. A döntő szavazás során Tokió 60, míg Isztambul 36 voksot kapott.
A szavazás előtt a három pályázó bemutatta prezentációját a NOB tagjainak. Tokió azt hangsúlyozta, hogy a 2011-es fukusimai atomerőmű-baleset ellenére a fővárosban biztonságosan meg lehet rendezni a játékokat.
A NOB tagjainak aggodalmait Abe Sinzo japán miniszterelnök személyesen próbálta eloszlatni Buenos Airesben, sikerrel. „Mindenkinek szeretném megköszönni ezt a mai döntést az olimpiai mozgalomban. Biztosíthatok mindenkit arról, hogy csodálatos olimpiát rendezünk majd" - mondta már az eredményhirdetés után a japán kormányfő.
Isztambul sorozatban az ötödik, míg Madrid sorozatban a harmadik olimpiai pályázatát bukta el.
Azt gondolom, ma a tradicionális és az új helyszínek között kellett dönteni, s végül a tradícionális győzött" - mondta Thomas Bach, a NOB alelnöke, aki pályázik a leköszönő Jacques Rogge elnök helyére.
A következő, 2016-os nyári játékoknak Rio de Janiero ad otthont.
A NOB vasárnap a 2020-as játékok programjáról, majd kedden az új elnök személyéről dönt Argentínában.
A nyári olimpiák helyszínei:
1896 - Athén
1900 - Párizs
1904 - St. Louis
1908 - London
1912 - Stockholm
1924 - Párizs
1928 - Amszterdam
1932 - Los Angeles
1936 - Berlin
1948 - London
1952 - Helsinki
1956 - Melbourne
1960 - Róma
1964 - Tokió
1968 - Mexikóváros
1972 - München
1976 - Montreal
1980 - Moszkva
1984 - Los Angeles
1988 - Szöul
1992 - Barcelona
1996 - Atlanta
2000 - Sydney
2004 - Athén
2008 - Peking
2012 - London
2016 - Rio de Janeiro
2020 - Tokió