東京奧運會上，伊藤美誠搭檔水谷隼，在乒乓球混雙決賽中擊敗許昕/劉詩雯，拿到奧運會歷史上首枚乒乓球混雙金牌，爆出賽事大冷門。隨後，女單半決賽中，伊藤美誠被孫穎莎4-0橫掃;女團決賽中，她又1-3輸給孫穎莎，但一屆奧運會能夠集齊金銀銅牌，也挺讓人刮目相看的。
伊藤美誠兩次敗給國乒後，都流著淚表示自己不甘心，先是女單0-4慘敗後，她聲稱自己只發揮了不到三成的功力，她的教練也辯解孫穎莎不按套路出牌;到了女團決賽中再次輸球后，伊藤美誠仍含淚聲稱自己不甘心。看得出，伊藤美誠雖然被孫穎莎雙殺，其內心還是相當不服!
據日本NHK新聞網站報道，伊藤美誠在東京奧運會結束後，現身日本某贊助商企業，日本天才少女面對財團的支援信心倍增，她認為自己雖然在奧運會的女單和女團賽事上都輸給了中國選手，但這也為她自己積累了更多經驗，於是她表態將在世乒賽上挑戰中國隊:“在11月的世乒賽上希望能做更多事情，再次挑戰中國選手，我希望在世乒賽上能擊敗很多中國選手，讓全日本的觀眾一個驚喜。”
伊藤美誠這些年來雖然對陣國乒時屢敗屢戰，但幾乎從來沒有在嘴上認輸過，這也是國乒對其不敢鬆懈的重要原因之一。接下來的世乒賽上，或許丁寧、劉詩雯以及朱雨玲這三位曾被其“一串三”的選手，都不會再露面了。
接下來，無論是陳夢、孫穎莎還是王曼昱，亦或是打不上主力的陳幸同等人，都具備橫掃伊藤美誠的實力，或許，伊藤美誠想衝擊獎牌，還是要在女雙和混雙上想辦法了，當然咱們的實力也不容小覷，混雙組合王楚欽/孫穎莎，女雙孫穎莎/王曼昱，都具備奪冠的實力……