| 出场名单 | ||||
|---|---|---|---|---|
| 名次 | 国家/地区 | 运动员(号码) | 道次/出场顺序 | 成绩 |
| 1 |  埃塞俄比亚 |
T-迪巴巴 (445649) | 10 | 15:09.89 Q |
| 2 |  肯尼亚 |
齐亚沃特-基贝尔 (627862) | 7 | 15:10.37 Q |
| 3 |  土耳其 |
阿莱米图-贝克勒 (597731) | 15 | 15:10.92 Q |
| 4 | 埃塞俄比亚 |
梅尔卡姆 (470982) | 5 | 15:11.21 Q |
| 5 |  俄罗斯 |
加尔金娜 (735228) | 3 | 15:11.46 Q |
| 6 |  美国 |
雷内斯 (343449) | 8 | 15:15.12 Q |
| 7 |  日本 |
小林佑梨子 (612265) | 1 | 15:15.87 |
| 8 |  厄立特里亚 |
萨尔坦 (462989) | 4 | 15:16.25 |
| 9 |  白俄罗斯 |
克拉夫特索娃 (567306) | 2 | 15:21.85 |
| 10 |  意大利 |
维斯特纳尔 (443368) | 9 | 15:23.45 |
| 11 |  中国 |
张莹莹 (726615) | 6 | 15:23.81 |
| 12 |  坦桑尼亚 |
姆里斯科 (477978) | 14 | 15:24.28 |
| 13 |  西班牙 |
切卡 (659261) | 13 | 15:31.22 |
| 14 |  葡萄牙 |
奥古斯托 (431018) | 16 | 16:05.71 |
| 15 |  马拉维 |
钱达梅尔 (564491) | 12 | 16:44.09 |
| 16 |  圣多美和普林西比 |
达格拉卡 (562333) | 11 | 17:25.99 |
说明：如有成绩为空、名次为空或为零的情况出现，则表示运动员/队弃权、未能完成比赛或遭到取消成绩处罚。
女子5000米奥运纪录:14分40秒79(保持者:卡布瑞拉-萨博)
女子5000米世界纪录:14:11.15(保持者:迪巴巴(Tirunesh Dibaba))
