Kết thúc vòng đấu loại, Xuân Vinh xếp vị trí thứ 6 giành quyền vào chung kết. Với tổng điểm 556, tay súng Việt Nam kém tốp tay súng dẫn đầu đến 9 điểm. Tuy nhiên theo luật thi đấu mới, điểm số vòng chung kết không gộp chung điểm vòng loại nên cơ hội giành HCV chia đều cho tất cả 8 đối thủ.
Tại vòng đấu tranh huy chương, các xạ thủ sẽ bắn tổng cộng 20 phát đạn. Kể từ phát đạn thứ 9 sẽ loại ra một tay súng có điểm số thấp nhất.
Phát đạn 8,5 điểm khiến Hoàng Xuân Vinh đánh rơi chiếc HCV vào phút chót. Ảnh chụp màn hình
Khởi động vòng sáu phát đạn khai màn, Xuân Vinh khiêm tốn xếp ở vị trí thứ 4 trước khi tám tay súng chuẩn bị vào loạt đạn loại trực tiếp.
Và bất ngờ đã xảy ra ở phát đạn thứ 9, ứng viên vô địch Pang Wei (Trung Quốc) bất ngờ trở thành tay súng đầu tiên vị loại. Ở các loạt đạn tiếp theo đến lượt Kopp Pavol (Slovakia), rồi Gontcharov (Nga), Wang Zhiwei (Trung Quốc), Han Seungwoo (Hàn Quốc) lần lượt rời trường bắn.
Khi đấu trường chỉ còn lại ba tay súng, Hoàng Xuân Vinh xuất sắc bỏ xa hai đối thủ cạnh tranh Jin Jongoh, Kim Song Guk (Triều Tiên) từ 2-4 điểm.
Kết thúc phát đạn thứ 18, Kim bị loại. Cuộc cạnh tranh chức vô địch chỉ còn lại Hoàng Xuân Vinh và Jin Jongoh. Thế nhưng chính thời điểm quan trọng nhất của trận chung kết, xạ thủ số 1 Việt Nam bắn liên tục hai phát đạn không có điểm 9. Vinh chỉ đạt 16,7 điểm, bất lực nhìn Jin ghi liền 19,6 điểm vượt lên đoạt HCV với tổng thành tích 193,7 điểm.
Mặc dù chỉ giành HCB nhưng Hoàng Xuân Vinh (tổng điểm 191,3) tiếp tục tạo nên mốc son mới cho thể thao Việt Nam. Cùng với kỳ tích chiếc HCV nội dung 10 m súng ngắn bắn chậm, xạ thủ Hoàng Xuân Vinh xuất sắc giúp đoàn thể thao Việt Nam (1 HCV; 1 HCB) tạm vươn lên hạng 14 trên bảng tổng sắp huy chương Rio 2016.