Insgesamt wurden zwei Vorläufe absolviert. Für das Finale qualifizierten sich pro Lauf die ersten acht Athletinnen. Darüber hinaus kamen die vier Zeitschnellsten, die sogenannten Lucky Loser, weiter. Die direkt qualifizierten Läuferinnen sind hellblau, die Lucky Loser hellgrün unterlegt.
Anmerkung: Alle Zeitangaben sind auf Ortszeit Sydney (UTC+10) bezogen.
Vorlauf 1
Anikó Kálovics – ausgeschieden als Zwölfte des ersten Vorlaufs
Jennifer Rhines – ausgeschieden als Sechzehnte des ersten Vorlaufs
Für das Finale hatten sich jeweils drei Äthiopierinnen, Kenianerinnen, Japanerinnen, zwei Russinnen sowie je eine Teilnehmerin aus China, Irland, Jugoslawien, Lettland, Marokko, Portugal, Südafrika, den USA und Großbritannien qualifiziert.
Zum Favoritenfeld gehörten in erster Linie die äthiopische Weltmeisterin Gete Wami, die britische Vizeweltmeisterin Paula Radcliffe, die portugiesische Olympiasiegerin von 1996 und Vizeeuropameisterin von 1998 Fernanda Ribeiro, die WM-Dritte Tegla Loroupe aus Kenia sowie die irische Europameisterin Sonia O’Sullivan. Wami und O’Sullivan waren fünf Tage zuvor bereits erfolgreich über 5000 Meter gewesen. Für Wami hatte es Bronze, für O’Sullivan Silber gegeben. Auch die äthiopische Olympiasiegerin von 1992 Derartu Tulu war in Sydney wieder dabei und zählte auch hier wieder mit zu den Medaillenkandidatinnen.
Im Finale bestimmte Radcliffe das Tempo auf den ersten 7000 Metern. Das Feld wurde dadurch weit auseinandergezogen. Die Britin war aufgrund ihrer Spurtschwäche gezwungen, ein hohes Tempo zu laufen, um möglichst viele Konkurrentinnen abzuhängen oder aber deren Spurtkraft entscheidend zu beeinträchtigen. Nur fünf Läuferinnen einer Spitzengruppe konnten sich im weiteren Verlauf noch Hoffnungen auf die Medaillen machen. Neben Radcliffe, Wami und Ribeiro waren auch die Äthiopierin Derartu Tulu und Loroupe noch mit vorne dabei. Auf den letzten fünf Runden wechselte die Führung, aber dann übernahm Radcliffe wieder die Spitze. Auf den letzten tausend Metern wurde das Rennen immer schneller. Es kam nun laufend zu Überrundungen und sechshundert Meter vor dem Ziel musste Loroupe abreißen lassen. Zu Beginn der letzten Runde nahm Tulu das Heft in die Hand und forcierte noch einmal erheblich. Wami heftete sich an ihre Fersen, während Radcliffe und Ribeiro den Anschluss verloren. So bildeten sich zwei Zweiergruppen. Die beiden Äthiopierinnen Tulu und Wami kämpften um Gold, die beiden Europäerinnen Ribeiro und Radcliffe um Bronze. An der Spitze löste sich Derartu Tulu bereits auf der Gegengeraden von ihrer Konkurrentin und gewann das Rennen schließlich mit fast fünf Sekunden Vorsprung und neuem Olympiarekord. Auch Ribeiro machte im Kampf um Bronze bereits in der Zielkurve alles klar und kam anschließend noch einmal gefährlich nahe an Wami heran. Doch es blieb dabei: Silber für Gete Wami und Bronze für Fernanda Ribeiro. Vier Sekunden später folgte Paula Radcliffe auf Platz vier, mehr als zehn Sekunden dahinter kam Loroupe ins Ziel. Auch die sechstplatzierte Sonia O’Sullivan unterbot noch die bis zu diesen Spielen gültige Olympiarekordmarke.
Derartu Tulu errang nach 1992 den zweiten Olympiasieg in dieser Disziplin und war damit die erfolgreichste Athletin im 10.000-Meter-Lauf der Frauen.
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