10月10日是大会开幕日。阴沉了一星期之久的天气突然放晴，阳光遍照东京都，人们沉浸在节日气氛中。下午2时，东京国立体育场举行了奥运会开幕式。日本天皇裕仁及政府官员、国际奥委会主席布伦戴奇等出席了开幕式。美国发射了"辛科姆"卫星，向世界各地转播，这在奥运会史上还是第一次。1964年是现代奥林匹克运动复兴70周年，为了纪念顾拜旦这位创始人，播放了他在1936年奥运会上的法语讲话录音："奥运会重要的不是胜利，而是参加；生活的本质不是征服(索取)，而是奋斗。"

    整个开幕仪式隆重、壮观。蓝天上，8千只白鸽上下翱翔，5架飞机凌空盘旋，用烟花绘出了五环标志；看台上，9万名观众心情激奋，人声鼎沸。本届奥运会进行了盛大的火炬接力跑活动。8月21日火炬于奥林匹亚点燃，9月9日空运到日本本土鹿儿岛，然后分四路传递。参加火炬接力的全是16至20岁的青年组成的火炬队，每队中主火炬1人，副火炬2人，伴跑20人，总共约20万人。四条路线全长84公里。最后点燃奥林匹克火焰的是日本19岁的早稻田大学学生坂井义则。他出生于广岛原子弹爆炸那天(1945年8月6日)。奥林匹克火焰是和平的象征，由坂井点燃火焰，其用意是非常明显的。宣布本届奥运会开幕的是裕仁天皇，代表运动员宣誓的是日本第一个体操奥运会冠军小野乔。