Στον τελικό κάλυψε την απόσταση σε 15:41.40, ενώ το αργυρό μετάλλιο πήρε η Ελβάν Αμπεϊλεγκέσε από την Τουρκία και το χάλκινο η Μεσερέτ Ντεφάρ, επίσης από την Αιθιοπία.
Έτσι η Ντιμπάμπα έγινε η πρώτη αθλήτρια στην ιστορία των Ολυμπιακών Αγώνων που κατακτά το χρυσό μετάλλιο στις δύο μεγαλύτερες αποστάσεις εντός σταδίου.

Η πρώτη οκτάδα του τελικού:

1. Τιρουνές Ντιμπάμπα (Αιθιοπία) 15:41.40
2. Ελβάν Αμπεϊλεγκέσε (Τουρκία) 15:42.74
3. Μεσερέτ Ντεφάρ (Αιθιοπία) 15:44.12
4. Σίλβια Κιμπέτ (Κένυα) 15:44.96
5. Βίβιαν Τσέριγιοτ (Κένυα) 15:46.32
6. Λίλια Σομπούκοβα (Ρωσία) 15:46.62
7. Αλεμίτου Μπεκέλε (Τουρκία) 15:48.48
8. Μεσελέχ Μελκάμου (Αιθιοπία) 15:49.03