Vaterpolo reprezentacija Srbije u takmičenjima koja su prethodila Olimpijskim igrama u Tokiju nije uspevala da se domogne završnice turnira i odlučujućih mečeva za medalje. Na Svetskom prvenstvu u Kvangžu 2019. godine zauzeto je šesto mesto, dok je naredne godine na Evropskom prvenstvu u Budimpešti zauzeto peto mesto. Ipak, na olimpijskom turniru u Tokiju, vaterpolisti Srbije su došli kao aktuelni Olimpijski šampioni, budući da su u Riju uspeli da osvoje dugo čekanu zlatnu medalju. Iz te generacije od reprezentacije su se oprostili dugogodišnji reprezentativci Slobodan Nikić i kapiten Živko Gocić. Znalo se da će nakon Igara u Tokiju doći do smene generacije i da je Filipu Filipoviću, Andriji Prlainoviću, Milanu Aleksiću, Stefanu Mitroviću, Dušku i Gojku Pijetloviću ovo poslednje reprezentativno takmičenje.

Turnir je otvoren porazom od reprezentacije Španije rezultatom 13:12. Sledeći meč protiv Kazahstana poslužio je kao dobar trening, pobeda od 19:5 je mogla biti čak i daleko ubedljivija. Bitan korak ka četvrfinalu ostvaren je pobedom nad Australijom 14:8. Usledio je poraz od Hrvatske, da bi u poslednjem kolu grupne faze pobedom nad Crnom Gorom 13:6 loš utisak iz prethodnog meča bio popravljen. Zauzeto je treće mesto u grupi a rival u četvrfinalu bila je Italija, aktuelni svetski prvak.

Najvažniji meč na turniru naša reprezentacija je odigrala sjajno u svakom segmentu. Na poluvremenu rezultat od 9:3 je savršeno oslikavao odnos snaga u bazenu. Konačnim rezultatom 10:6 obezbeđeno je polufinale, u kome nas je čekala Španija. U nezaboravnoj utakmici, Srbija je uspela da se izbori sa diskutabilnim sudijskim odlukama i da bez petorice isključenih igrača zbog 3 lične greške u velikom preokretu savlada Španiju i plasira se u drugo uzastopno olimpijsko finale. U trećem delu igre Španije je povela sa 7:4, ali su onda mlađe snage Mandić i Jakšić postigli izuzetno bitne golove. Pri rezultatu 9:9, na 26 sekundi do kraja, kapiten i najtrofejniji srpski vaterpolista Filip Filipović postigao je pobedonosni gol šutem iz daljine. U finalu rival nam je bila reprezentacija Grčke. Iako bolji rival, Srbija nije uspevala da se značajnije odlepi, pa je na ulasku u poslednju četvrtinu imala prednost od gola razlike, 10:9. Grčka je izjednačila na početku poslednjeg dela igre. Prednost iz peterca vratio je Andrija Prlainović, dok su Jakšić i Mandić golovima povisili rezultat na 13:10, četiri minuta pre kraja meča. Rezultat se nije menjao, delfini su mirno priveli meč kraju i uspeli da odbrane zlato iz Rija. Filip Filipović proglašen je za najboljeg igrača turnira, a ovo veliko priznanje zaslužio je i u Riju pet godina ranije. Golman Branislav Mitrović izabran je u idealnu postavu.

Odbranom olimpijskog zlata, srpski vaterpolisti su ponovili uspeh generacije jugoslovenskih vaterpolista koji su pod komandom Ratka Rudića i predvođeni Igorom Milanovićem osvojili zlatne medalje na Olimpijskim igrama u Los Anđelesu 1984. i Seulu 1988. godine.