中国队派出参赛的4名选手分别是
徐嘉余
（仰泳）、
覃海洋
（蛙泳）、
孙家俊
（蝶泳）和
潘展乐
（自由泳），他们在第5泳道出战。与预赛中的阵容相比，中国队在蝶泳这一项上用孙家俊换下了
王长浩
。
比赛开始后，徐嘉余暂时处于第二的位置，稍稍落户于美国队的
瑞安·墨菲
。最后时刻，徐嘉余反超，第二棒覃海洋第一个入水。他也成功保住了领先的位置交棒，孙家俊作为第三棒蝶泳第一个入水。作为四个棒次中相对较弱的孙家俊，入水后前50米表现相当不错，稳住了第一名的位置。在后半程虽然被稍稍反超，但是也仍然保持在奖牌竞争行列。
最后一棒，自由泳潘展乐第三个跳入水中，他刚刚打破了世界纪录。潘展乐在后半程刚开始已经追到第二的位置，并且在最后15米反超成功，并且成功第一个抵达终点，中国队以3分27秒46的成绩收获一枚宝贵的游泳金牌，打破了美国队在这个项目上超过四十年的垄断。而且当天是潘展乐的生日，相信这是他送给自己最好的一份生日礼物。
徐嘉余参加了三届奥运会，终于在巴黎如愿斩获一枚金牌，赛后他在接受CCTV采访时表示：“算是真的实现了夙愿，感谢三位队友。我觉得就是真的拿到了我反而不太会讲话了，我做到了在接力上面能够保持优异的成绩，也对自己的技术有了更好的理解，也坚信我会有更好的未来。下一届再见！”
覃海洋本次比赛在最自己最擅长的蛙泳项目上未能有所斩获，但是团队项目中他及时找回状态，帮助中国队斩获一金一银，赛后讲述了这几天的心路历程：“我觉得真的算是阶段性胜利吧，这些天真的离不开队伍对我的支持和帮助，所以我才能够在这几天完成这么一个自我救赎吧，然后在我们的接力项目上有一个好的贡献。我觉得，一切都还不晚。”
孙家俊表示：“我真的没有想到有一天自己能够站上奥运冠军的领奖台。想跟我的教练们说一声，我做到了。然后我想说的是，之前收到黄导的话，他对我说，终点不一定是成功，但是过程一定要拼命。我想这句话可能是对我说，也可能是对在这个奥运赛场上每一个奥运健儿说的。我相信大家只要放手一搏，总会得到自己想要的。
