| 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 |
德法尔 (356080) | 6 | 14:56.32 Q |
| 2 |  肯尼亚 |
切鲁伊约特 (313319) | 4 | 14:57.27 Q |
| 3 |  俄罗斯 |
舍巴科霍娃 (431048) | 9 | 14:57.77 Q |
| 4 | 肯尼亚 |
切洛诺 (458709) | 15 | 14:58.07 Q |
| 5 |  土耳其 |
阿贝莱格塞 (443160) | 2 | 14:58.79 Q |
| 6 |  美国 |
弗拉纳甘 (566117) | 8 | 14:59.69 Q |
| 7 | 美国 |
古切尔 (594421) | 14 | 15:00.98 |
| 8 |  加拿大 |
梅特卡尔夫 (629138) | 1 | 15:11.23 |
| 9 |  中国 |
薛飞 (626141) | 10 | 15:13.25 |
| 10 |  日本 |
福士加代子 (435803) | 5 | 15:20.46 |
| 11 |  摩洛哥 |
塞尔索里 (566635) | 12 | 15:21.47 |
| 12 | 日本 |
阿巴巴 (740983) | 16 | 15:38.30 |
| 13 |  匈牙利 |
帕普 (431042) | 13 | 16:08.86 |
| 14 |  布隆迪 |
尼约尼兹基耶 (568188) | 3 | 17:08.44 |
| 俄罗斯 |
扎多罗日纳娅 (347164) | 7 | DNF | |
 英国 |
乔安妮 (313317) | 11 | DNS | |
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))
