Mit 60:36 Stimmen setzte sich Tokio im entscheidenden Wahlgang an der 125. IOC-Session in Buenos Aires gegen Istanbul durch, nachdem Madrid bereits in der Stichwahl des ersten Wahlgangs auf der Strecke geblieben war. Ursprünglich hatten auch Rom, Baku und Doha ihre Bewerbung eingereicht.
Den japanischen Organisatoren war es gelungen, bei den IOC-Mitgliedern um den abtretenden Präsidenten Jacques Rogge die Sicherheitsbedenken wegen des atomaren Unglücks von Fukushima auszuräumen. Im März 2011 war es als Folge eines starken Erdbebens und des nachfolgenden Tsunamis zu einem Reaktorunfall in der nur 240 km nördlich von Tokio gelegenen Stadt gekommen.
«Die Japaner offerierten dem IOC grüne Spiele und politische Stabilität. Auch die Organisation dürfte in Japan kein Problem werden», kommentierte die «NZZ am Sonntag» die Wahl. Mit einem leidenschaftlichen Plädoyer hatte Tokio um die Rückkehr der Sommerspiele nach 1964 geworben. Die Organisatoren priesen die Metropole, in deren Grossraum gegen 40 Millionen Menschen wohnen, als «die sicherste und sauberste Stadt der Welt».
Das Schweizer IOC-Mitglied und der damalige Präsidentschaftskandidat Denis Oswald kommentierte den Ausgang der Wahl so: «Nach den Problemen mit den Spielen in Sotschi und Rio de Janeiro wollten die IOC-Mitglieder vielleicht diesmal eine sichere Wahl.»