Ở vòng loại nội dung 1.500m tự do nam có sự góp mặt của 27 vận động viên. Nguyễn Huy Hoàng tranh tài ở lượt bơi đầu tiên với sự tham gia của 2 đối thủ là Falcon Rodolfo (Cuba), Markos Dimitrios (Hy Lạp) trong khi 3 lượt còn lại, mỗi lượt có 8 vận động viên. Nội dung này chỉ lấy 8 vận động viên có thành tích tốt nhất vào chung kết.
Kết thúc phần thi của mình, vận động viên Nguyễn Huy Hoàng chỉ đạt thành tích 15 phút 18 giây 63. Đây là thành tích không tốt bởi ở nội dung này, anh đã từng đạt thông số 14 phút 58 giây 14.
Kết quả này kém xa 3 nhóm thi đấu sau đó với rất nhiều hảo thủ. Với thành tích này, Huy Hoàng xếp hạng 21/27, bao gồm 3 tay bơi bỏ cuộc từ đầu, khép lại kỳ Olympic thứ hai trong sự nghiệp với thành tích cả 2 nội dung thi đấu đều không như mong muốn.
Ở nội dung 800m tự do trước đó, "kình ngư" sinh năm 2000 quê Quảng Bình cũng chỉ xếp hạng 28/32 vận động viên tham dự và anh cũng sớm dừng bước ở vòng loại.
