Tâm điểm của vòng tứ kết đổ dồn vào trận đấu giữa Olympic Tây Ban Nha và Olympic Bờ Biển Ngà, bởi 2 đội đều có dàn hảo thủ được đánh giá cao. Trung vệ Eric Bailly trở thành tâm điểm chú ý khi vừa là người hùng, vừa là tội đồ của đại diện Châu Phi.
Cầu thủ thuộc biên chế Man United chính là người ghi bàn mở tỉ số trận đấu ở phút 10, giúp Olympic Bờ Biển Ngà nắm lợi thế. Tuy nhiên, đến phút 90+3 khi tỉ số trận đấu đang là 2-1 nghiêng về phía "Les Éléphants", Bailly lại mắc sai lầm chọn vị trí để bóng rơi vào đầu, tạo điều kiện để Rafa Mir gỡ hòa 2-2 cho Olympic Tây Ban Nha.
Bước vào hiệp phụ, Bailly tiếp tục mắc lỗi để bóng chạm tay trong pha không chiến ở phút 98 khiến đội nhà chịu phạt đền. Mikel Oyarzabal ghi bàn từ chấm 11m giúp La Roja vượt lên, trước khi Rafa Mir cũng ghi thêm 2 bàn để hoàn tất chiến thắng 5-2.
Ở cùng nhánh đấu với Olympic Tây Ban Nha, Olympic Nhật Bản và Olympic New Zealand đã có một trận đấu khá cân sức. Đội chủ nhà sớm đẩy cao đội hình nắm quyền kiểm soát khu vực giữa sân nhưng không tạo ra nhiều khác biệt trước đối thủ có sở trường phòng ngự. Tốc độ và kỹ thuật của Takefusa Kubo và Daichi Hayashi mở ra các cơ hội nhưng Endo thiếu đi tính chuẩn xác ở những khoảnh khắc quyết định.
Thế trận chặt chẽ khiến 2 đội phải bước vào loạt đấu luân lưu. Trong khi Olympic Nhật Bản thực hiện thành công cả 4 lượt sút đầu tiên, Olympic New Zealand lại 2 lần đá hỏng và đành dừng chân tại tứ kết. "Những chiến binh Samurai" sẽ đi tiếp và là đối thủ của Olympic Tây Ban Nha ở bán kết.
Một ứng cử viên vô địch khác là Olympic Brazil cũng không quá khó khăn để giành vé vào bán kết. Tuy nhiên, Richarlison và các đồng đội cần chỉnh lại phong độ nếu còn muốn hướng mục tiêu đến tấm Huy chương Vàng Olympic Tokyo 2020.
Olympic Ai Cập dùng sơ đồ 3-4-3 tập trung bịt kín không gian chơi bóng của các tuyển thủ Brazil. Song, sự vượt trội về trình độ kỹ thuật giúp "các vũ công Samba" thoải mái nhảy múa trước hàng phòng ngự đối phương. Chỉ có điều, họ thiếu chính xác ở phần "thước ngắm" khiến các cơ hội trôi đi trong tiếc nuối. Bàn thắng ở phút 37 của tiền đạo Cunha là tất cả những gì Olympic Brazil cụ thể hóa được ở trận đấu này.
Đối thủ của đại diện Nam Mỹ ở vòng bán kết chính là Olympic Mexico - đội đã vùi dập tuyển Olympic Hàn Quốc với tỉ số 6-3 ở vòng tứ kết.