Ở trận bán kết 1, Mỹ tái đấu với Đức, đối thủ mà đại diện đến từ Bắc Mỹ từng giành chiến thắng với tỷ số 4-1 tại vòng bảng. Tuy nhiên, khi gặp lại nhau thuộc vòng bán kết, Đức đã rút ra được nhiều kinh nghiệm để đảm bảo sự chắc chắc hơn ở phần sân nhà. Mỹ vẫn là đội kiểm soát tốt thế trận, nhưng cơ hội để chuyển hóa thành bàn thắng mà các học trò của HLV Emma Hayes tạo ra không thật sự nhiều.
Tình huống bỏ lỡ đáng tiếc nhất xảy ra ở phút 62. Mallory Swanson đã đưa trái bóng vượt qua tầm kiểm soát của thủ môn Ann Katrin Berger, nhưng tiền đạo người Mỹ lại dứt điểm không trúng mục tiêu. Vì thế, 90 phút của 2 hiệp thi đấu chính thức khép lại mà không có bàn thắng nào được ghi.
Trận đấu bước vào 2 hiệp phụ, lúc này thể lực của Mỹ tỏ ra vượt trội hơn so với đối thủ. Ở phút 95, tận dụng sự thiếu ăn ý giữa thủ môn Ann Katrin với các cầu thủ ở hệ thống phòng ngự, Sophia Smith đã dứt điểm đưa bóng vào khung thành trống, ghi bàn thắng mở điểm cho Mỹ. Bàn thua buộc Đức phải đẩy cao đội hình.
Điều này mở ra cơ hội để Mỹ tổ chức các đợt lên bóng phản công. Nếu nắn nót hơn trong khâu kết thúc, Sophia đã có thể hoàn tất cú đúp ở hiệp phụ thứ hai. Tuy nhiên, một bàn thắng ghi vào lưới Đức cũng đủ để Mỹ sau 12 năm mới giành lại quyền vào thi đấu trận chung kết bóng đá nữ Olympic. Đối thủ cuối cùng tranh chấp tấm huy chương vàng với cô trò Emma Hayes là Brazil.
Khó khăn mà đại diện đến từ Nam Mỹ gặp phải ở vòng bán kết không thật sự nhiều. Bước ngoặt trận đấu đến ở phút thứ 6, khi Irene Paredes của Tây Ban Nha trong nỗ lực cứu thua đã vô tình đưa bóng vào lưới nhà, sớm ghi bàn thắng mở điểm cho đối phương.
Điều này buộc các đương kim vô địch World Cup nữ 2023 phải đẩy cao đội hình để tìm kiếm bàn thắng gỡ hòa. Nhưng cũng từ đây, khoảng trống ở hệ thống phòng ngự bên phía Tây Ban Nha bộc lộ rất nhiều. Lần lượt Gabi Portilho và Adriana của Brazil đã khai thác thành công, để ghi bàn thắng nâng tỷ số lên 3-0.
Mãi đến phút 85, Paralluelo giúp Tây Ban Nha gỡ lại 1 bàn. Tuy nhiên, đến phút 90+1, Kerolin đã chấm dứt tham vọng của đối thủ khi thiết lập trở lại cách biệt dẫn 3 bàn cho Brazil. Điều này khiến Paralluelo có hoàn thành tất cú đúp ở phút 90+12 cũng trở thành bàn thắng danh dự, để khép lại thất bại 1-4 chung cuộc của Tây Ban Nha.
Trận chung kết bóng đá nữ giữa Brazil và Mỹ diễn ra vào lúc 20g00 ngày 10-8. Còn trước đó một ngày, hai đội thất bại ở vòng bán kết là Đức và Tây Ban Nha gặp nhau trong trận tranh huy chương đồng.
