東京奧運金牌戰8月7日晚上在橫濱球場開打，日本國家武士隊（SAMURAI JAPAN）靠著村上宗隆（養樂多燕子）打出致勝陽春全壘打，加上森下暢仁（廣島鯉魚）的先發精采好投，以2比0完封美國隊，拿下日本史上首面奧運棒球金牌。

日本曾在1984年棒球還是示範項目時拿過金牌，不過自此之後就再也沒有獲得優勝。上屆比賽在2008年北京奧運時甚至只拿到第四名，帶著無獎牌的遺憾歸國。今年在稻葉篤紀監督領軍之下，從分組預賽起連勝5場，成為1992年棒球列為正式項目以來，第一支拿下金牌的主辦國隊伍。

日本隊奪下東京奧運棒球金牌，國際棒總也宣布大會MVP由打擊率3成50、7分打點的山田哲人（養樂多燕子）獲得。最佳陣容部分，日本隊也有來自太平洋聯盟的山本由伸（歐力士猛牛）、甲斐拓也（軟銀鷹），以及中央聯盟的坂本勇人（讀賣巨人）等3人入選。太平洋聯盟另外還有吉田正尚、淺村榮斗、千賀滉大，以及效力於美國隊的馬丁尼茲（Nick Martinez）等選手都有出色的表現。

山本由伸（歐力士猛牛）

山本由伸原本就被稻葉篤紀監督設定為這一次奧運日本隊的第一號王牌先發，因此對多明尼加的首戰以及攸關能否晉級到金牌戰的準決賽對南韓，這兩場關鍵的重要戰役都由他掛帥先發。
首戰多明尼加，山本由伸對上在中央聯盟讀賣巨人隊效力的左投梅西迪斯（C.C Mercedes），展現了他的強投風采。山本先發6局用了88球只被擊出2支安打無失分、投出9次奪三振。不過梅西迪斯表現也不遑多讓，前面6局都沒有失分，使得山本由伸帶著0比0的比數退場。雖然最後是由坂本勇人在九局下擊出再見安打以4比3險勝，勝投記在栗林良吏身上，不過山本由伸的好投無疑是大功臣。
準決賽對南韓之戰，山本由伸二度登板，前5局都沒有失分，直到六局上才被南韓連續擊出3支安打失分後退場。結果此役山本由伸5.1局失2分無關勝敗、投出高達9次奪三振，日本隊在八局下攻進致勝的3分，以5比2獲勝，確定挺進金牌戰。山本由伸這次奧運會合計主投11.1局失2分，防禦率1.59，維持例行賽的精采演出。

甲斐拓也（軟銀鷹）

甲斐拓也這次奧運會擔綱日本隊主戰捕手，5場比賽中包括金牌戰有4場擔任先發，不僅場上指揮調度安定軍心，平均打擊率0.385，在攻擊上多次有重大貢獻。
首戰對多明尼加，日本隊由坂本勇人擊出再見安打，在這之前甲斐的追平分觸擊短打，將三壘上的源田壯亮送回來，追成3比3平手，讓日本隊先立於不敗之地，再靠坂本勇人後續的再見安打贏得比賽。隔天對墨西哥，他單場4打數3支安打演出猛打賞、帶有1分打點
對美國之戰，甲斐拓也在比賽後半段上場接替梅野隆太郎，他在10局下二、三壘有人的狀況下，大棒揮出外野深遠安打直擊全壘打牆，一棒結束比賽，是日本隊拿下3連勝的大功臣。金牌戰對美國甲斐雖然沒有安打，不過引導配球讓日本隊全場0失分，得以完封美國隊，功不可沒。

伊藤大海（日本火腿鬥士隊）

伊藤大海這次被定位成長中繼，預賽對墨西哥接在森下暢仁之後上陣，後援2局只被擊出1支安打無失分。日本隊靠平良海馬、栗林良吏輪流把關，以7比4擊敗墨西哥。對南韓之戰伊藤大海接在左投岩崎優之後上場，後援2局只被擊出1支安打無失分，原本與韓國隊戰成2比2僵局的日本隊，靠著山田哲人在八局下大棒揮出3分打點二壘安打以5比2獲勝。伊藤大海獲得紀念性的奧運第一勝。
到了決賽，伊藤大海第3度登場，第七局雖然被擊出一支二壘安打，不過力保無失分。八局上被第一名打者奧斯汀（Tyler Austin）擊出安打，此時稻葉篤紀監督換上左投岩崎優，讓對手三上三下，保住不失分。總計伊藤大海這次奧運會合計主投5局被擊出4支安打0失分，防禦率0.00。伊藤大海雖然是最後遞補菅野智之加入，不過他在中繼的優異表現讓日本隊多了一名可用之兵。

★2020東京奧運 棒球項目最佳陣容

右投手：日本 山本由伸
左投手：美國 高斯（Anthony Gose）
捕手：日本 甲斐拓也
一壘手：美國 卡薩斯（Triston Casas）
二壘手：美國 阿瓦瑞茲（Eddy Alvarez）
三壘手：多明尼加 梅希亞（Erick Mejia）
游擊手：日本 坂本勇人
左外野手： 南韓 金賢洙
中外野手：南韓 朴海旻
右外野手：以色列 葛拉瑟（Mitch Glasser）
指定打擊：美國 艾倫（Nick Allen）