Thế vận hội khai mạc ngày 10-10, thời tiết âm u tong một tuần bỗng dưng hôm đó trong sáng, ánh nắng chan hoà, mọi người chìm ngập trong bầu không khí ngày tết. Vào hồi 2 giờ chiều, lễ khai mạc thế vận hội đã diễn ra tại sân vận động Quốc gia Tô-ki-ô. Nhà vua và các quan chức cấp cao chính phủ Nhật cùng chủ tịch Ủy ban ô-lim-pích quốc tế dự lễ khai mạc.

Mỹ đã phóng vệ tinh thông tin tiến hành truyền hình với các nơi trên thế giới, đây là lần đầu tiên trong lịch sử thế vận hội. Năm 1964 là kỷ niệm 70 năm phục hưng Phong trào ô-lim-pích, để kỷ niệm ông Cô-bai-tan, người sáng lập, tại lễ khai mạc đã thả cuốn băng ghi âm lời phát biểu của ông Cô-bai-tan bằng tiếng Pháp nói rằng "Điều quan trọng trong thế vận hội không phải là thắng lợi mà là tham gia; bản chất của cuộc sống không phải là chinh phục mà là phấn đấu".

Lễ khai mạc diễn ra trọng thể và hoành tráng. 8 nghìn con chim bồ câu và 5 chiếc máy bay bay lượn trên bầu trời, pháo hoa kết thành hình 5 vòng tròn; trên khán đài 90 nghìn khán giả vô cùng sôi động, hồ hởi. Thế vận hội lần này đã tiến hành cuộc rước đuốc dầm rộ. Ngàỷ 21-8 lửa thiêng được đốt cháy tại Ô-lim-pi-a, ngày 9-9 được chuyển tới Nhật bằng máy bay, sau đó chia làm 4 hước chạy rước đuốc. Tham gia chạy rước đuốc đều là thanh niên trong độc tuổi 16-20, mỗi đội chạy có một ngọn đuốc chính, hai ngọn đuốc phụ và 20 người hộ tống, tổng cộng khoảng 200 nghìn người.

Sinh viên Trường đại học Oa-xê-đa thắp cháy bồn lửa thiêng. Nhà vua Nhật tuyên bố khai mạc thế vận hội, vận động viên thể dục dụng cụ Nhật thay mặt các vận động viên tuyên thệ.