Francia no se dio por vencida y en la segunda mitad comenzó a presionar con más fuerza. La selección española, que había dominado la primera parte, perdió el control del juego, lo que permitió a los locales acercarse en el marcador. Maghnes Akliouche redujo la diferencia a 3-2 con un desvío en un tiro libre, y Francia continuó su embestida.
El empate llegó en los últimos instantes del tiempo reglamentario, cuando el VAR intervino para otorgar un polémico penal a favor de Francia. Jean-Philippe Mateta no desaprovechó la oportunidad y marcó el 3-3, enviando el partido a tiempo suplementario.
Durante la prórroga, España recuperó fuerzas y mostró su garra. En el primer tiempo extra, Sergio Camello, quien había ingresado desde el banco, anotó un gol decisivo con una definición digna de una final, colocando a su equipo 4-3 arriba. En los minutos finales, una contra letal liderada nuevamente por Camello selló el 5-3 definitivo, dejando a Francia sin posibilidades de remontar.
Con este resultado, España obtuvo su segunda medalla de oro en fútbol masculino en la historia de los Juegos Olímpicos, la primera desde Barcelona 1992. Francia, por su parte, no logró repetir la hazaña de Los Ángeles 1984 y se llevó la medalla de plata, su segunda en la competición olímpica.