El cuarteto estadounidense --compuesto por Breeja Larson, Jessica Hardy, Missy Franklin y Claire Donahue--, favoritos en la prueba, mantuvo las diferencias hasta que Claire Donahue rompió en ritmo en sus 100 metros mariposa.
El cuarteto australiano se llevó la plata, mientras que el bronce fue para las japonesas. China, que ostentaba hasta el momento el récord del mundo, se quedó sin medalla al terminar quinta la prueba, alejada de los puestos de podio.