8月9日的巴黎奥运会乒乓球赛场，日本男团在与法国队的铜牌争夺中以2-3惜败，错失领奖台位置。此次赛事中，张本智和带领的日本男乒未能实现任何奖牌收获，他赛前关于夺取奖牌乃至混双金牌的豪言最终未能兑现。
奥运前夕，张本智和信心满满地宣称将站上领奖台，并期待能在混双项目中夺金。然而，事与愿违，他与搭档早田希娜在混双首战便败给了朝鲜组合李正植/金琴英，早早结束了征程。
混双失利后，张本智和转而寄望于单打比赛。在与樊振东的四分之一决赛中，尽管他曾两度领先，但在大比分2-0、3-2的优势下，最终被樊振东逆转，以3-4遗憾落败，失去了晋级四强及争夺奖牌的资格。
随着混双和单打的相继出局，张本智和的夺牌希望仅剩团体赛。然而，在与瑞典队的半决赛中，日本队在2-0领先的情况下被对手追平，张本智和在关键局中不敌卡尔伯格，导致日本队2-3告负，失去决赛入场券。
在与法国队的铜牌战中，日本队开局不利，首场双打告负，随后张本智和也在单打中落败，使得日本队0-2落后。虽然户上隼辅在第三盘为日本赢得一分，张本智和也在第四盘取胜将比赛拖入决胜局，但最终篠塚大登未能抵挡住小勒布伦的攻势，法国队以3-2总比分获胜，夺得铜牌。如此一来，张本智和在这次奥运之旅中未能实现奖牌突破。