Ở vòng loại diễn ra vào buổi sáng, Ánh Viên chỉ xếp thứ hai ở lượt bơi thứ 4 sau VĐV người Nam Phi Ross Marlies (thành tích 2'15"45) với thời gian 2'16"02. Thành tích này kém hơn kỷ lục của Ánh Viên tại Giải vô địch Đông Nam Á hồi tháng 6 là 2'14"58. 

Nhưng Ánh Viên hoàn toàn lột xác khi bước vào đợt bơi chung kết. Trong 50m đầu tiên, Ánh Viên chỉ xếp thứ hai sau VĐV người Hongkong Haughey. Tuy nhiên, sau lần quay đầu đầu tiên, Ánh Viên đã vượt lên dẫn trước đoàn đua với khoảnh cách sít sao với các đối thủ. Chỉ đến khi bước vào 100m cuối cùng, Ánh Viên đã tăng tốc để tạo ra khoảng cách khá an toàn, có khi lên đến gần một thân người so với hai đối thủ đeo bám quyết liệt là Haughey và Small (Mỹ).

Kết quả, Ánh Viên đã chạm đích đầu tiên với thời gian 2'12"66. Đây cũng là kỷ lục quốc gia mới của bơi lội VN ở nội dung 200m hỗn hợp. Chiếc HCV của Ánh Viên là chiếc HCV đầu tiên của bơi lội VN ở đấu trường Olympic trẻ.