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  最高点タイ  最低点タイ

2008年6月4日、IOCは候補都市として通過した都市を発表した[28]。基準の6点を上回る5都市のうち、東京、マドリード、シカゴ、リオデジャネイロの4都市が正式候補都市として次の段階に進んだ[25]。ドーハよりもリオデジャネイロを選出したことで、より評価点の高い都市が落選しており、IOCは前例に無いことをした（通常であれば、IOCは基準点を上回った都市全てを通過させる）。ドーハの弱みである、人口の少なさ、施設の欠如、IOCの希望時期から外れた大会日程という3点は、IOCが適格と認めるには障害が大きすぎた可能性がある[29]。
候補段階

正式候補となった4都市は、より詳細な開催計画を記した立候補ファイルを、2009年2月12日までにIOCへ提出した。その後、IOCは評価委員会を組織し、委員長にはモロッコのIOC委員であるナワル・エル・ムータワキルが就任した。彼女は2012年夏季オリンピックの開催地選考でも委員長を務め、2大会連続の就任となった。他のメンバーは以下の通り。

評価委員会メンバー国委員役職
モロッコナワル・エル・ムータワキル委員長・IOC理事
フランスジルベール・フェリオリンピック統括部長
台湾ウ・チンクオIOC委員代表
イギリスクレイグ・リーディーIOC委員代表
フランスギー・ドリューIOC委員代表
エジプトモウニル・サベトIOC委員代表
ロシアアレクサンドル・ポポフIOC委員・選手委員会代表
スウェーデンイエラン・ペテション夏季競技連盟代表
コロンビアアンドレス・フィリップスブルネIOC委員・NOC連合代表
オーストラリアグレゴリー・ハートゥング国際パラリンピック委員会代表
スイスフィリップ・ボビ交通アドバイザー
オーストラリアサイモン・ボルダーストーン環境アドバイザー
フランスエティエンヌ・トボワ財政アドバイザー

評価委員会は各都市の立候補ファイルを精査し、その後シカゴを4月2日?8日、東京を4月14日?20日、リオデジャネイロを4月27日?5月3日、マドリードを5月4日?9日にかけて現地視察した。前年からの変更で、委員会の訪問期間が4日間から7日間に延長された[30]。

彼らは視察結果に基づき、各都市の長所と課題を併記した包括的な評価報告書を、投票1か月前にIOC委員に配布した[31]。報告書の内容は以下の通り。

都市招致プレゼンテーションの評価評価点懸念点支持率
(IOC調査)
シカゴ
詳細で質が高いコンパクトさ
湖畔の選手村の質の高さ
警備面保証の無い財政面
交通輸送面67.3%
東京
質が高いコンパクトな会場配置
開催準備金として37億ドル(約3400億円)を確保している財政面
安全面・治安既存施設と示されたが、建設、または大規模な改修が必要
五輪スタジアム周辺の輸送面
選手村予定地の広さ
支持率が比較的低い55.5%
リオデジャネイロ
詳細で非常に質が高い4都市中、一番の高評価
治安は徐々に改善されている膨大なインフラ(社会基盤)の整備費
宿泊施設不足
交通輸送面
財政面84.5%
マドリード
まずまず既存施設の多さ
4都市中一番高い支持率財政面、組織面に大きな課題
反ドーピング(禁止薬物使用)に関する法制化について不透明84.9%

投票

各都市の最終プレゼンテーションと評価委員会による前述の評価報告を経て、開催地を決める投票が行われた。過半数票に達する都市が出なかったため、最少票数落選の規定で1回目ではシカゴが、2回目では東京が脱落し、3回目の決選投票で開催地がリオデジャネイロと発表された。結果は以下の通り。

2016年夏季オリンピック開催地決定投票 ? 投票結果
都市国 (NOC)1回目2回目3回目
リオデジャネイロ ブラジル (BRA)26 (27.66%)46 (48.42%)66 (67.35%)