Majka miał szansę nawet na złoty medal. Gdy 11 kilometrów przed metą przewrócili się na zjeździe towarzyszący mu w ucieczce Włoch Vincenzo Nibali i Kolumbijczyk Sergio Henao, Polak znalazł się sam na prowadzeniu, mając 20 sekund przewagi nad grupą pościgową. Na płaskim odcinku wzdłuż wybrzeża Oceanu Atlantyckiego nie wytrzymał jednak trudów i kilometr przed metą został doścignięty przez dwóch rywali. Na ostatnich metrach nie miał już sił walczyć o zwycięstwo.
Kolarz z Zegartowic zdobył jednak dziesiąty medal olimpijski dla Polski w tej dyscyplinie sportu, a pierwszy na szosie od 1988 roku, gdy po srebro w wyścigu drużynowym na 100 km w Seulu sięgnęli Zenon Jaskuła, Marek Leśniewski, Joachim Halupczok i Andrzej Sypytkowski.
Wyścig rozgrywany był na trudnej, górzystej pętli, prowadzącej wzdłuż plaż Rio i w głąb lądu na podjazdy Canoas i Vista Chinesa. Łączny dystans wynosił 237,5 km, a przewyższenie - ponad 4500 metrów. Niedługo po starcie zawiązała się akcja sześciu kolarzy z udziałem Michała Kwiatkowskiego. Uciekający uzyskali ponad osiem minut przewagi, zmuszając do pościgu ekipy, które nie miały swoich przedstawicieli w czołówce - Hiszpanów, Włochów i Brytyjczyków. Kwiatkowski najdłużej z tej szóstki utrzymał się na prowadzeniu, a gdy 45 km przed metą doścignęła go kontratakująca grupa, jeszcze przez pewien czas ubezpieczał w niej Majkę.
Walka o medale rozpoczęła się około 20 km przed metą. Majka doskonale radził sobie na podjeździe, łapiąc "koło" atakujących Henao i Nibalego. Polak, Włoch i Kolumbijczyk zyskali pół minuty przewagi, a na karkołomnym zjeździe nikt z nich nie dotykał hamulców. Skończyło się to źle dla towarzyszy ucieczki Majki, którzy po kraksie nie byli już w stanie kontynuować jazdy. Mistrz Polski przytomnie ich wyminął, ale pozostał mu jeszcze długi i płaski odcinek do mety. Doścignęli go Van Avermaet i Fuglsang, z którymi skrajnie już zmęczony Polak nie był w stanie nawiązać walki.
Van Avermaet nie dał szans w pojedynku sprinterskim Fuglsangowi, a Majka minął "kreskę" pięć sekund po nich. Wyścig ukończyli także Kwiatkowski i Michał Gołaś, ale na odległych pozycjach.