2020年奥运会申办进程于2011年5月16日启动，所有国际奥林匹克委员会成员国所管辖范围内城市均可在2011年9月1日前向国际奥委会提交申办意向书。同时，国际奥委会要求各国奥委会于2011年7月29日前提交关于遵守《世界反兴奋剂机构守则》及《国际奥委会体育仲裁院仲裁规则》的信函。如各国希望在国际奥委会规定的正常日期（7月15日至8月31日）以外举办奥运会，还需一并提交拟议日期。2011年8月底，国际奥委会就各国奥委会提交内容做出回应。2011年9月2日，国际奥委会确认有六座城市向其提交了2020年奥运会的申办申请，分别是：巴库（阿塞拜疆）、多哈（卡塔尔）、伊斯坦布尔（土耳其）、马德里（西班牙）、罗马（意大利）和东京（日本） 。2011年11月3日至4日，国际奥委会在瑞士洛桑举行2020年奥运会申办城市研讨会 。2012年2月14日，罗马宣布因欧元危机导致财政恶化而放弃竞眩2012年2月15日，剩余五座申办城市向国际奥委会提交相关申办文件和担保函。2012年4月13日至15日，第十八次各国奥林匹克协会总会在俄罗斯莫斯科举行，五座申办城市在大会上首次举行演讲并对申奥计划和理念进行说明 。2012年5月23日，国际奥委会执行委员会会议在加拿大魁北克市召开，有承办能力的申办城市将被选为正式候选城市。第一轮竞选结果由国际奥委会工作组制作成评估报告书并在会议上发表。评估报告书通过14个项目对各城市进行评估，根据实际情况给予该项目最低分和最高分的评分，并对各城市的优缺点进行综合评价。根据评估结果，工作组将伊斯坦布尔、东京、马德里列为第二轮竞选的正式候选城市。

2012年7月27日至8月12日，各候选城市派出奥运观察员赴伦敦奥运会进行考察学习。2013年1月7日，三个候选城市在洛桑国际奥委会总部向国际奥委会递交候选资格文件。2013年3月4日至7日，国际奥委会评估委员会访问东京；3月18日至21日，国际奥委会评估委员会访问马德里；3月24日至27日，国际奥委会评估委员会访问伊斯坦布尔。2013年6月25日，国际奥委会评估委员会发布技术分析评估报告。2013年7月3日至4日，国际奥委会特别会议在瑞士洛桑举行，各国候选城市分别向国际奥委会委员进行45分钟陈述与45分钟问答。

2013年9月7日，国际奥委会第125次全会在阿根廷布宜诺斯艾利斯举行2020年奥运会举办地投票。在候选城市介绍环节上，土耳其总统雷杰普·塔伊普·埃尔多安、日本皇室成员高圆宫久子王妃、日本首相安倍晋三、西班牙国王费利佩六世依次上台进行陈述演讲。之后，会议进入投票环节，第一轮投票中东京以42票排名首位，但票数未过半，故东京进入下轮投票，另外两座城市进行附加投票。附加投票中，伊斯坦布尔获得49票进入下一轮投票，马德里以4票之差落眩在第二轮的投票中，东京以60票的过半票数取胜，最终获得2020年第32届夏季奥林匹克运动会的主办权，东京也由此成为了第一个承办过两届夏季奥运会的亚洲城市 。

2016年12月21日，由国际奥委会、东京奥组委、东京都政府以及日本政府参与的四方协商会议在日本东京召开，会议上东京奥组委发表了2020年东京奥运会及残奥会经费估算情况。据统计，本届大会总预算规模达1.6万亿至1.8万亿日元，其中东京奥组委出资约5000亿日元，剩余费用由日本政府及东京都政府承担。预算占比最大的支出项目为大会安保警备，达1600亿日元 。2017年12月22日，东京奥组委发布2020年东京奥运会及残奥会经费估算第二次修订版。大会总预算规模为1.35万亿日元，较上版削减约1500亿日元，主要削减原因为场馆建设成本简化及赞助商提供资金增加。在本预算案中，东京奥组委和东京都政府分别承担约6000亿日元费用、日本政府承担约1500亿日元。2018年12月21日，东京奥组委发布大会经费估算第三次修订版 。2019年12月20日，第四版即最终版本经费估算案发表，该版本对设施经费、安全保障等项目支出进行了微调，总预算规模维持与第三版相同。

2013年11月14日，2020年东京奥运会首次筹办工作会议在东京都北区味之素国家训练中心举行。

2018年3月，日本政府制定措施，将在2020年东京奥运会及残奥会期间，将大型邮轮作为酒店使用。日本政府将把东京、千叶、神奈川三地的5处码头作为“轮船酒店”的停泊港口。如将客船作为酒店使用时，原则上需要办理日本《旅馆业法》规定的营业执照。

2018年7月3日，2020年东京奥运会·残奥会组委会召开相关会议，确定包括儿童、老年人、残障人士在内的团体票价格为2020日元（约合人民币120元），适用于除开幕式、闭幕式之外的几乎所有比赛。

2018年7月18日，国际奥组委理事会正式通过了2020年东京奥运会赛程基本框架。此次奥运会竞技赛事将从2020年7月24日开始举行，延续至8月9日。此外，由于奥运会时至盛夏，部分赛事将避开白天炎热时分，提前或延后举行。

2018年8月7日，日本NEC公司发布消息称，2020年东京奥运会时，相关人员在进入会场时将使用该公司的人脸识别系统。

2019年12月30日，日本媒体报道，对于在2020年东京奥运会水球赛场地、东京辰巳国际游泳中心发现的致癌物石棉 ，东京都政府表示将采取紧急措施进行应对。

2020年2月美联社消息，国际奥委会高级成员说，如果新冠肺炎疫情在5月下旬得不到控制，2020年东京奥运会可能将被取消，而不是推迟或换城市举办。

2020年东京奥组委首席执行官武藤敏郎表示，为了应对新冠肺炎疫情，3月26日开始在日本本土进行的奥运会火炬接力可能缩小规模，但绝对不会取消。东京奥运会火炬将于3月12日在希腊点燃，在希腊传递8天，3月20日抵达日本。东京奥组委原计划3月26日在福岛国家训练中心举行盛大的火炬接力揭幕仪式，然后开始在全日本47个都道府县的传递。

2020年3月11日东京奥组委执委会委员高桥治之日前表示，考虑到目前新冠肺炎疫情的影响，将东京奥运会推迟一到两年举行是比较现实的选择。但东京奥组委此后发表声明，称奥运会将在2020年7月24日按时开幕。3月17日，就东京奥组委理事高桥治之提出的东京奥运会延期到2022年举行方案，已有多名奥组委理事表示同意。据称，奥组委理事会30日将召开会议讨论该问题。

2020年3月22日，国际奥委会执委会发布声明，表示将在未来四周内完成对疫情的评估，并完成对东京奥运会举办方案的详细讨论，推迟举办是备选方案之一，但取消东京奥运会不在议程之上。3月23日，日本拟同意东京奥运延期。3月24日，日本首相安倍晋三在记者会见中表示，在与巴赫会谈中达成共识：最晚在2021年夏天举办东京奥运会。3月30日，国际奥委会、东京奥组委、日本政府联合宣布，2020东京奥运会于2021年7月23日至8月8日举行 。

2020年4月7日，国际奥委会宣布，东京奥运会各竞技项目预选赛应在2021年6月29日前举行。同时，各国家和地区的参赛选手应在2021年7月5日前完成注册。

2020年6月11日，2020年东京奥运会参赛资格修订原则旨在为应对新冠疫情给奥运资格赛造成的冲击，在制定新赛事时间、日期方面提供指导原则。

2020年7月17日，东京奥组委公布了东京奥运会的全新比赛日程。东京奥运会将于2021年7月23日至8月8日举行，为期17天，共设33个大项339个小项的比赛，具体比赛日程和比赛场地已全部确定。

2020年东京奥运会主场馆是新国立竞技场，正式名称为“国立竞技潮，位于日本东京都霞丘，由1964年东京奥运会主场馆国立霞丘陆上竞技场重建而来 。场馆于2016年12月11日起动工建设，2019年11月30日全面竣工，同年12月21日举办设施启动仪式后正式启用。场馆由大成建设・梓设计・隈研吾建筑都市设计事务所共同设计，采用木材结合钢筋结构的屋顶设计，总建设费用约1569亿日元。场馆可容纳观众人数约68000人次，除承办本届奥运会开幕式和闭幕式外，还将举办赛事田径、足球项目比赛。

2013年，东京奥组委在申办报告中计划将37个场馆用于承办东京奥运会比赛。申办报告以“紧凑型奥运”为思路，提出将9成场馆设施集中分布于奥运村半径8公里范围之内，以此缩短参赛选手的移动时间。并且，各比赛场馆被分成两块主区域，分别是继承自1964年东京奥运会现有设施的“遗产区域”及象征城市未来的“东京湾区域”，此规划理念在报告中被称为“Infinite Excitement - 无限的可能性 -” 。2014年12月，国际奥委会在第127次全会上通过《2020年奥运会议程》，议程对本届奥运会场馆设施的设置作出进一步修改。以缩减成本和持续性奥运为前提，决定将现有场馆利用率从申奥阶段的约4成增至约6成，同时部分比赛项目将移动至东京都以外地区举行，场馆整备费用规模预计缩减2000亿日元以上。

本届奥运会比赛场地总数为42个，包含24个现有场馆、10个临时设施、8个永久性场馆。除承办城市东京都外，部分比赛项目还将在日本其它地区举办，包括在2011年东日本大地震中受灾严重的日本东北地区及曾承办过1972年札幌冬季奥运会的北海道地区。作为“复兴舞台”，本届奥运会在福岛县、宫城县、茨城县等地震受灾地设置比赛场馆，旨在向世界宣传灾后复兴成果。此外，由于担心东京奥运会时的酷暑天气对运动员身体健康产生影响，国际奥组委于2019年11月1日决定将赛事田径、竞走项目比赛转移至北海道札幌市举行。

4月5日，广受欢迎的动漫形象哆啦A梦将成为日本申办2020夏季奥运会的特殊大使，任期到2013年秋天。

哆啦A梦（日语：ドラえもん；日语罗马音：Doraemon）的意思为“守护天使”，作为申奥大使，将会出现在相关的申奥活动、网页宣传中等，甚至在进行申奥陈述时都有可能登台。哆啦a梦的任期到2013年9月7日为止，也就是正式宣布2020年奥运会举办城市之日。

据东京奥申委介绍，“哆啦A梦”体现了日本的一些核心价值观，包括尊重与友谊，而这也同时是奥运的价值观。

“‘哆啦A梦’代表了日本动漫，它在全世界的成功与流行，证明了日本有能力激发与鼓舞更多年轻人，也证明日本有能力举办一届奥运会来更好地弘扬奥运精神并鼓励年轻人追求自己的梦想。”东京2020年奥申委首席执行官水野正人说。

奥运会会徽选用东京英文“Tokyo”、代表团队合作的“Team”、象征美好明天的“Tomorrow”三个词语共同的首字母“T”，在此基础上融合了代表多样性的黑色和代表心脏跃动的红色圆形图案生成。

会徽是从104件应征作品中选出的，设计者为从事美术指导工作的佐野研二郎(42岁)。

2015年9月1日，东京奥组委正式通报弃用2020年东京奥运会会徽设计的决定。

2015年11月24日，东京奥组委开始征集新的官方会徽。网络征集将为期两周左右，12月7日正午截止。

2016年4月25日，2020年东京奥运会和残奥会的新会徽揭晓，方案A“方格花纹”从4件最终入围作品中胜出。

2017年12月7日，2020年东京奥运会公布了三组吉祥物的候选名单。每组有奥运会和残奥会的吉祥物各一个。东京奥组委介绍，有三组候选吉祥物将从2017年12月11日至2018年2月22日接受评选，而评委们则是日本的小学生们。他们将最终决定哪一组成为2020年东京奥运会的吉祥物。

2017年2月16日，日本东京政府正式宣布从开始启动“奥运电子垃圾”回收计划。目标是从日本民众手中回收超过200万台废旧电子设备，并从中提取金银铜来铸造奥运奖牌。

2019年7月24日，国际奥委会在其官方微博公布2020东京奥运会奖牌设计。

2020年2月，2020年东京奥运会及残奥运会官方微博宣布，2020年东京奥运会及残奥会口号为“United by Emotion”。并写道：这个夏天东京将迎来世界各地的观众，志愿者以及200多个国家和地区的运动员和难民奥运代表队选手，人们因东京2020相聚，这里将超越国籍、种族、性别、文化等一切差异，人们互相融合，彼此更加了解。

2020年2月15日，2020年东京奥运会进行了火炬传递彩排，日本女演员石原里美参加活动。

2020年3月12日，东京奥运会圣火在希腊伯罗奔尼撒半岛的古奥林匹亚遗址采集成功，火炬随后开始在希腊境内传递。

2020年3月12日，原计划奥运火炬将在希腊进行为期一周的传递，共有600名火炬手参与传递，这也是历届奥运会的惯例。但眼下受新冠肺炎疫情在欧洲爆发的影响，希腊奥委会决定取消在希腊境内的火炬传递活动。

2020年3月19日，希腊奥委会在雅典的帕纳辛纳科斯体育场和东京奥组委举行了第32届夏季奥运会圣火交接仪式。

2020年3月20日，日本东京奥运会圣火抵达日本宫城县松岛。圣火欢迎仪式在同一天举行，欢迎仪式后，奥运会圣火将在遭受过2011年地震和海啸袭击的三个县展览。

2020年3月26日，奥组委在福岛县的J-VILLAGE举行火炬接力闭门开幕式，火炬开始121天的传递。

2018年7月20日，东京奥运会和残奥会组委会正式公布奥运会门票价格，半数票价不高于8000日元（约合483元人民币）。

开幕式和闭幕式的票价最低1.2万日元（约合726元人民币），最高30万日元（约合18160元人民币）。各类单项比赛的票价从2500日元（约合151元人民币）至13万日元（约合7869元人民币）不等，其中半数票价不高于8000日元。儿童、老人和残疾人家庭可享受优惠票价，每张门票2020日元（约合122元人民币）。观众还可免费在街道两旁观看马拉松、公路自行车、铁人三项和竞走比赛。

东京奥运会门票将于2019年春天在官网开始发售。

2019年11月13日凌晨，2020年东京奥运会和残奥会组委会宣布，东京奥运会开幕式、闭幕式及33个比赛项目普通门票在官方售票网站开始接受第二次申购抽签登记，于11月26日上午11点59分截止。12月18日公布中签结果后可购买。东京奥运会开闭幕式和几乎所有比赛项目门票均在此次申购范围内，数量在100万张以上。此次抽签申购将首次销售拳击比赛门票，在札幌举办的马拉松比赛和比赛时间未确定的综合马术比赛门票未在销售范围内。

2020年1月15日，东京奥组委公布了东京奥运会和残奥会的门票设计方案，门票采用了日本传统上制造和服布料的红蓝绿紫四种颜色。

奥组委透露，每张门票的彩色图案的形状与构成奥运会和残奥会会徽的三种四边形的图案形状大体一致，门票上的其他要素与历届奥运会和残奥会门票相差不大，包括赛场图案、运动项目图案，奥运会五环标志（或残奥会标志）以及东京奥运会（或残奥会）会徽。门票上使用英语和日语两种文字标注，值得一提的是，比赛项目、赛场名称、比赛开始时间和座位号等都有汉字标识，不懂英语和日语的中国观众凭借汉字也基本能搞清楚大体意思。东京奥运会门票共有59种设计方案，残奥会有25种设计方案。门票从2020年5月开始陆续邮寄到观众手中。

2020年2月12日，2020年东京夏季奥林匹克运动会组委会宣布，奥运会门票将于5月中旬面向日本以外国家和地区开售。

2019年3月12日，东京奥组委在日本东京发布了2020年东京奥运会图标，共包含50个竞技项目。

2020年2月26日，东京奥组委公布了东京奥运会和残奥会项目的动态图标，这是奥运会和残奥会历史上第一次以动画的方式制作运动项目图标。

2019年7月22日，日本宫内厅宣布，德仁天皇将担任2020年东京残奥会名誉总裁，并在开幕式上发表致辞。

东京奥运的主题曲、官方海报、官方制服等均尚未公布，尤其令人关注的是mascot（吉祥物）。每届奥运会的吉祥物都可以创造极高经济效益，这次因为爆发了会徽抄袭事件，东京奥运组委会会如何征选吉祥物吸引眼球。

2020年东京奥运会共设34个大项，339个小项比赛。新增滑板、冲浪、攀岩、棒垒球和空手道5个大项。

日本首相安倍晋三希望能在2020年夏季奥运会这一世界性的竞技比赛中能为机器人设置一项特殊的比赛项目。

2016年8月3日，在里约热内卢举行的国际奥委会第129届全会上，国际奥委会全会表决通过，滑板、冲浪、攀岩、棒垒球和空手道5个大项进入2020年东京奥运会。

2017年6月9日，国际奥委会在洛桑召开执委会会议，会上通过2020年东京奥运会将新增包括乒乓球混双在内的9个男女混合项目。根据国际奥委会的决议，2020年东京奥运会运动员总数将比2016年里约奥运会减少285人，但运动小项增加15个。

2017年6月11日，为提高女性运动员对这场体育盛会的参与度，国际奥委会日前通过，东京奥运会将新增16个比赛小项。

国际奥委会体育总监麦康奈尔表示，东京奥运的比赛细项将由里约奥运的306个增至321个。除增设男女混合团体赛外，游泳也会新增男子800米、女子1500米及4×100米男女混合接力，而三项铁人赛也会加入混合接力。男性拳击、独木舟、射击及划艇项目将会减少，并相应增加女性小项，令女运动员参赛比例，由上届的45.6%增至48.8%，推动两性平等。柔道的混合团体赛将由12个参赛单位、派出3男3女角逐。由于举重项目减少了1个男子举重级别，东京奥运会实际增加15个比赛小项。

2020年6月6日，世界田联近日公布了针对新的奥运会及残奥会举办时间做出的奥运资格系统更新。

为了让运动员们有充足的时间获得资格积分，世界田联决定田径项目资格赛赛期延长至明年，不过2020年4月5日至11月30日之间，资格赛将继续保持暂停。

马拉松和50公里竞走项目的新达标周期为2020年12月1日至2021年5月31日。而10000米、20公里竞走、全能项目、接力等其他项目的新达标周期为2020年12月1日至2021年6月29日。

其它项目的达标周期为2020年12月1日至2021年6月29日。

根据规则2019年多哈世锦赛马拉松项目男女前十名将直通奥运。同时，在2019年1月1日至2020年4月5日的达标周期内，金标赛事前五名及六大满贯赛事(波士顿马拉松、伦敦马拉松赛、柏林马拉松、芝加哥马拉松、纽约马拉松赛、东京马拉松赛)的前十名将获得奥运资格。

而在2020年12月1日至2021年5月31日期间，只有全球白金标赛事的前十名和金标赛事的冠军可以获得奥运资格。

至于接力项目直通奥运资格，在2021年西里西亚世界接力赛中排名前八，且未在2019年多哈世锦赛上获得资格的国家或地区将获得奥运资格。

此外，对于此前已取得奥运资格的运动员，其资格将继续有效，不过东京2020的参赛运动员将由各国家或地区奥委会自主决定。

伴随新的资格赛赛期，世界田联对参赛年龄标准做出了如下调整：

出生于2001年或之前的运动员

出生于2002年或2003年的运动员(U20)

出生于2004年和2005年的运动员(U18)

低于16周岁、出生于2006年或之后的运动员。

瑞士当地时间2020年7月15日，国际奥委会表示，东京奥运会各项目资格赛体系已完成更新。57%的参赛名额已经分配，余下43%将在新的资格赛体系中产生。新资格赛于2021年6月29日前全部结束，修改后的最终报名截止日期为2021年7月5日，而男足、拳击的年限则提高一岁。

2019年4月16日，2020年东京奥组委确定了东京奥运会赛程，首金将于2020年7月25日，射击女子十米气步枪项目中诞生。

国际奥委会、东京奥组委、日本政府2020年3月30日联合宣布，受新冠肺炎疫情影响被迫推迟的2020东京奥运会将于2021年7月23日至8月8日举行。

2020年9月25日，据日本媒体报道，人们熟悉的奥运村里欢迎各个代表团抵达的升旗仪式，将作为“简化奥运会”的一部分，在明年的东京奥运会上被取消。