アルゼンチン・ブエノスアイレスで実施された国際オリンピック委員会（IOC）の125次総会で、
2020年に開催される第32回夏季夏季オリンピックと第16回パラリンピック開催都市の投票が行なわれ、東京が開催地に選ばれた。
総会では、第一次選考を通過したスペイン・マドリードとトルコ・イスタンブール、東京の３都市が最終プレゼンテーションを行なった後、IOC委員による投票が行なわれた。
第１回投票では東京が42票、イスタンブール、マドリードが26票となり。過半数に達する候補都市がなく、イスタンブールとマドリードでの再投票が行なわれ、49票を獲得したトルコが東京との決選投票に進むこととなった。決選投票では東京が60票を獲得し、開催地に選考された。
東京でのオリンピック開催は、1964年大会以来56年ぶり2度目となる。（当時はパラリンピックは国際ストーク・マンデビル車いす競技大会の愛称として使用されていたため、パラリンピックが正式名称となってからは初の開催となる）
東京都が今年1月に提出した立候補ファイルによると、東京ビッグサイトはレスリング、フェンシング、テコンドーの会場として利用されるほか、14万3000平米の国際放送センターとメインプレスセンターとして使用される予定。そのうち延床面積4万4000平米は３層建てで増築する予定で、工費は144億円と計上されている。
〔最終選考の投票結果〕
Round 1
Tokyo: 42
Istanbul: 26
Madrid: 26
Round 1 tie-breaker
Istanbul: 49
Madrid: 45
Round 2
Tokyo: 60
Istanbul: 36
