北京時間7月31日，東京奧運會羽毛球女單結束首場半決賽，陳雨菲贏下德比戰進入決賽。在與何冰嬌的德比戰中，陳雨菲直落兩局獲勝，她率先闖入女單決賽。何冰嬌只能去爭奪銅牌。

陳雨菲是女單賽事的頭號種子，她在小組賽裡全勝出線。不過由於本屆奧運會的賽事設定，作為頭號種子的陳雨菲在淘汰賽首輪輪空，直接進入八強。在奧運會上，陳雨菲打一場就會休息幾天，這對她保持狀態多少會有些影響。與安洗瑩的四分之一決賽，陳雨菲同樣有些慢熱，但她逐漸掌控局勢以2比0獲勝進入四強。

為了能夠在奧運會上有更好的表現，何冰嬌在國羽的集訓中非常努力，從她的身形變化就可以看出來，以往何冰嬌的嬰兒肥都不見了蹤影。作為本次奧運會女單的8號種子，小組賽裡何冰嬌順利拿到全勝出線。在首輪淘汰賽裡，何冰嬌遇到了美國的張蓓雯。首局何冰嬌出師不利落敗，第二局她比分領先時，張蓓雯因傷無奈退賽，何冰嬌順利晉級。四分之一決賽裡，何冰嬌在先丟一局後連扳兩局，她逆轉淘汰奧原希望。

陳雨菲同何冰嬌會師半決賽，這意味著中國隊已經提前確保了一個決賽席位，這也會幫助兩位球員減輕壓力，在場上能發揮出更高的水平。國際賽場上陳雨菲和何冰嬌相遇過6次，陳雨菲2勝4負處於下風，不過她已拿到2連勝。

開賽後何冰嬌打得更為積極主動，很快就以8比4領先。陳雨菲注意用落點來控制何冰嬌，機會出現時她積極搶攻，連續得分以11比9反超進入局內間歇。回到場上陳雨菲攻勢不減，她的突擊更有威脅，速度上也快於何冰嬌，她打出另一波得分高潮以17比11領先。

這局之後的比賽沒什麼懸念，陳雨菲在場面上壓制住隊友，她保持領先率先拿到局點。何冰嬌雖挽救兩個局點，但陳雨菲沒有再給她機會，21比16，陳雨菲先聲奪人。

第二局開始後何冰嬌以5比2開局，陳雨菲一度追近，何冰嬌迅速進攻還擊又拉開領跑。在陳雨菲劈殺對角失誤後，何冰嬌以11比6領先進入局內間歇。回到場上後陳雨菲的進攻狀態不錯，而何冰嬌的主動失誤開始增加，陳雨菲趁機連續得分追至11比13。何冰嬌從容應對，她還擊2分繼續領跑。兩人之後交替得分，21比13，何冰嬌扳回一局追成1平。

決勝局的3平後陳雨菲提速並加強攻勢，她連得5分拉開比分。何冰嬌追回1分，陳雨菲上前封殺得分，何冰嬌回球出界，陳雨菲以11比5領先交換場地。易邊再戰，何冰嬌又追1分，這時陳雨菲來到場邊請求醫療暫停，醫生入場為她的左腳大腳趾進行了簡單的包紮。經過處理後，陳雨菲回到場上。

重新開賽何冰嬌曾縮小差距，但她的主動失誤還是有些多，這讓陳雨菲趁機又拉開比分，她以16比10領先。何冰嬌一個漂亮的魚躍救球得分，可惜之後的無謂失誤讓她丟掉2分，陳雨菲以18比12領先。之後陳雨菲乘勝追擊，又得2分以20比12領先，她率先拿到賽點。多拍後陳雨菲劈殺直線得分，21比12，她贏下決勝局以2比1擊敗何冰嬌晉級。

陳雨菲將在女單決賽裡迎戰戴資穎和辛杜之間的勝者。