El Comité Olímpico Internacional eligió a Tokio, una de las ciudades que se habían postulado para celebrarlos, el 7 de septiembre de 2013, durante la 125.ª Sesión del Comité Olímpico Internacional que tuvo lugar en Buenos Aires (Argentina).
Serán los segundos Juegos Olímpicos en Tokio. La primera vez se realizó en 1964 en la era Shōwa, cuando Hirohito, abuelo del actual emperador Naruhito, ostentaba el cargo de emperador de Japón. Serán los primeros juegos celebrados en la era Reiwa. El 24 de enero de 2014 quedó establecido el Comité Organizador de los Juegos Olímpicos y Paralímpicos de Tokio 2020.
En una primera instancia el evento se iba a desarrollar entre el 22 de julio y el 9 de agosto de 2020, pero, debido a la pandemia de enfermedad por coronavirus, que provocó el abandono de Australia y Canadá, el 24 de marzo de 2020 el primer ministro, Shinzo Abe, y el presidente del COI, Thomas Bach, acordaron aplazar el evento manteniendo el nombre de «Juegos Olímpicos de Tokio 2020». Una semana después se anunciaron las nuevas fechas, entre el 23 de julio y el 8 de agosto de 2021.