Trong trận đấu giữa Mỹ gặp Nhật Bản, 90 phút thi đấu chính thức khép lại mà không có bàn thắng nào được ghi và trận đấu phải được giải quyết qua 2 hiệp phụ. Ở phút 105+2, Trinity Rodman ghi bàn thắng duy nhất giúp đội tuyển nữ Mỹ giành vé đầu tiên vào bán kết tại Olympic Paris 2024.
Ở trận tứ kết thứ hai, những tưởng, Tây Ban Nha trải qua trận đấu dễ dàng khi gặp các cầu thủ nữ Colombia, bởi đại diện bóng đá Nam Mỹ đã ghi bàn mở tỷ số trước ngay phút thứ 12 do công của Mayra Ramirez. Đây cũng là bàn thắng duy nhất trong hiệp 1. Sang đầu hiệp 2, Leicy Santos ghi bàn thắng nâng tỷ số 2-0 cho Colombia ở phút 52.
Tưởng chừng như nhà vô địch World Cup sẽ sớm dừng cuộc chơi tại Olympic Paris 2024 thì La Roja thực hiện màn hồi sinh ngoạn mục với 2 bàn thắng của Jennifer Hermoso và Irene Paredes để đưa trận đấu bước vào 2 hiệp phụ. Cả 2 đội không có thêm bàn thắng nào trong 30 phút hiệp phụ và bước vào loạt sút luân lưu 11m. Chiến thắng thuộc về Tây Ban Nha ghi giành chiến thắng 4-2 sau loạt sút 11m.
Kịch bản cũng tương tự ở trận đấu giữa Canada gặp đội tuyển nữ Đức khi 2 đội không có bàn thắng nào ở cả 2 hiệp chính lẫn cả 2 hiệp phụ. Trong loạt sút luân lưu, các nữ tuyển thủ Đức là những người giành chiến thắng với tỷ số 4-2. Thất bại này khiến Canada kết thúc cuộc hành trình kỳ lạ khi họ vượt qua vòng bảng với vị trí nhì bảng dù bị trừ đến 6 điểm.
Ở trận tứ kết muộn nhất giữa đội chủ nhà Pháp gặp Brazil, cú sốc xảy ra khi Selecao lại là những người giành chiến thắng 1-0 nhờ bàn thắng duy nhất được ghi bởi Gabi Portilho ở phút thứ 82. Đội tuyển nữ Brazil đã có lần thứ sáu góp mặt ở vòng đấu dành cho 4 đội bóng mạnh nhất của môn Bóng đá nữ tại các kỳ Thế vận hội. Thành tích tốt nhất của Selecao là giành huy chương bạc ở 2 kỳ Olympic: Athens 2004 và Bắc Kinh 2008.
Như vậy, 2 cặp đấu tại vòng bán kết cũng được xác định. Ở trận bán kết đầu tiên, Mỹ sẽ tái ngộ với Đức bởi trước đó cả 2 từng gặp nhau tại vòng bảng với chiến thắng đậm đà 4-1 cho đội tuyển Mỹ. Còn ở cặp bán kết còn lại, Brazil sẽ chạm trán với nhà vô địch thế giới Tây Ban Nha. Cả hai cũng đã từng gặp nhau tại vòng bảng với chiến thắng 2-0 nghiêng về phía La Roja. Hai trận bán kết diễn ra vào ngày 6/8 rạng sáng 7/8 (theo giờ Việt Nam).
Kết quả các trận vòng tứ kết môn Bóng đá nữ Olympic Paris 2024
Mỹ 1-0 Nhật Bản
Tây Ban Nha 2-2 (4-2 p) Colombia
Canada 0-0 (2-4 p) Đức
Pháp 0-1 Brazil
