68 VĐV nữ đạp theo cung đường dọc bờ biển Copacabana với chiều dài 136,9km, ngắn và ít phải leo dốc hơn so với nội dung đua xe đạp đường trường của nam. Các tay đua chỉ leo dốc Vista Chinesa (độ khó loại 1) đúng 1 lần thay vì tới 4 lần như các đồng nghiệp nam.

Cuộc đua giữa các VĐV nữ không hề kém phần gay cấn với cuộc đua của các VĐV nam trước đó. Cú tấn công đầu tiên được thực hiện bởi VĐV nước chủ nhà Brazil Clemilda Fernandes Silva ngay khi vừa xuất phát được hơn 1km. Clemilda Fernandes Silva rất muốn lập công cho CĐV nhà. Tuy nhiên, gió thổi ngược chiều đã ngăn cản bước tiến của cô. 

Khi đoàn đua qua nửa chặng đường, Emma Pooley (Anh) tổ chức tấn công, theo ngay sau là Gracie Elvin (Australia). Chỉ ít giây sau, Mariane Vos (Hà Lan), ĐKVĐ Olympic quyết định bám đuổi 2 tay đua này, kéo theo một tốp hơn 10 người khác tách nhóm dẫn đầu, bao gồm các VĐV chủ lực của Anh, Mỹ, Italia, Hà Lan, Pháp, Đức và Bỉ. 

Trời bất ngờ đổ mưa khi cả đoàn cách đích khoảng 14km. Lúc này, Annemiek van Vleuten (Hà Lan) là người dẫn đầu, theo sát ngay cô là Mara Abbott (Mỹ). Mariane Vos đã bị tụt lại phía sau.

Tai nạn khủng khiếp bất ngờ xảy ra khi quãng đường còn lại chỉ 10km. Annemiek van Vleuten bị mất lái văng người ra khỏi xe, đập toàn bộ người vào ta–luy dương khi đang đổ dốc. Cô bị bất tỉnh ngay sau đó và nhanh chóng được đưa đến bệnh viện. Sau khi được các bác sĩ chăm sóc đặc biệt, tay đua Hà Lan đã hồi tỉnh. 

Điều trùng hợp đáng buồn là Vincenzo Nibali (Italia) cũng bị ngã gãy xương đòn khi đang dẫn đầu ở đây trong cuộc đua của nam diễn ra trước đó.

Video quay chậm cú ngã khủng khiếp của Annemiek van Vleuten:

Mara Abbott chớp lấy cơ hội vươn lên dẫn đầu, theo sau cô là Elisa Longo Borghini (Italia), Anna van der Breggen (Hà Lan) và Emma Johansson (Thụy Điển). Cách đích 100m, Anna van der Breggen (Hà Lan) rút đích để giành HCV. Emma Johansson về thứ 2. Mara Abbott để vuột mất HCĐ vào tay Elisa Longo Borghini.