Eine Woche nach ihrem Sieg über 10.000 Meter gewann die Dibaba auch die 5000 Meter, was vor ihr noch keiner Läuferin bei Olympia gelungen war. Wie über 10.000 m wurde die Türkin Elvan Abeylegesse Zweite. Titelverteidigerin und Weltmeisterin Meseret Defar aus Äthiopien musste sich mit Bronze begnügen. In einem sehr langsamen Rennen reichten Dibaba 15:41,40 Minuten zum Sieg, Abeylegesse benötigte 15:42,74 Minuten.