樊振东作为本届奥运会乒乓球男单项目的2号种子，自动进入下半区。在首轮比赛中，樊振东4-0横扫乌克兰选手扎穆登科取得开门红。随后，樊振东接连战胜中国香港选手黄镇廷和美国选手卡纳克，进入四强。樊振东本场比赛的对手是6号种子日本选手张本智和，他曾在2023年12月9日的成都乒乓球混合团体世界杯中依靠三局两胜的赛制2-1战胜过樊振东。

第一局比赛，张本智和利用杀直线和反手相持拧拉取得了5-1的的开局。此后，张本智和继续反身拧拉和反身直线得分，将比分扩大到10-1拿到局点。虽然樊振东扳回一分，但张本智和反手拧拉再拿下1分，以11-2取胜，大比分1-0领先。

第二局比赛，樊振东连续两次反手拧拉稍大丢分，随后他利用发球机会扳平比分，双方战成2-2平。此后，樊振东加强抢拉和回头长拉，逐渐反超比分，以5-3领先。之后双方陷入僵持阶段，比分交替上升，一度战成9-9平。最后，张本智和挑打和反手拧拉得分，以11-9胜出。樊振东大比分0-2落后。

第三局比赛，樊振东开始加强前压，反手连续长线对角连续得分，取得6-0开局。虽然张本智和反手变正手和对角拐线扳回2分，但樊振东一直保持着较大领先优势，最终以11-4扳回一局，大比分1-2落后。

第四局比赛，樊振东侧身拉直和反手突然推直线连续得分，但也有主动变斜线稍大等失误，张本智和始终领先，在樊振东追至6-7时，张本智和叫了暂停。暂停回来，樊振东继续追分势头，接发拧下旋，极限角度拉台外，反手拧拉死角连续得分反超。随着张本智和回球出台和反手出界，樊振东11-7拿下本局，大比分2-2追平。

第五局天王山之战，张本智和开局后连续得分，以4-0领先。樊振东反手对角开始追分，张本智和侧身正手拉擦边得分，摆短滚网又得分，7-3领先。随后，虽然张本智和因为延误比赛吃到黄牌，但这依然没能阻止他继续得分拿到局点。最终，张本智和11-4胜出，大比分3-2领先。

第六局比赛，樊振东反手打对角率先得分，然后寻求发球变化建立优势。受到压迫的张本智和出现失误，樊振东6-2领先。之后樊振东拉弧线多次下网，张本智和7-7扳平比分。关键时刻，樊振东摆短逼平张本智和失误，最终11-7拿下，3-3再次扳平大比分。

决胜局，双方拉开架势对攻，樊振东连续得分打出气势，以2-0领先。张本智和发球得分后反手进攻又连续得分，4-2反超比分。此后樊振东拧拉、摆短、返攻拧斜线连续得分，再次领先。在6-5领先时，樊振东吃到黄牌。随后张本智和快读斜线得分6-6扳平比分。樊振东侧身正手连续进攻得分，摆短反手再拧压迫得分，9-7领先。关键发球轮，樊振东追身球10-7拿到赛点。随后樊振东再得一分，以11-7赢下决胜局，大比分4-3获胜。