第三局比赛中双方在第一次技术暂停之前比分胶着，期间日本队在比赛中首次领先中国队。4-4、5-5、6-6、7-7，平分多次出现。这段时间当中，中国队的拦网失误增多，多次出界。中国队带着7-8的比分进入第一次技术暂停。

暂停回来之后，日本队防守质量提升明显，中国队拦网问题依旧没有得到很好的解决，分差被进一步拉大，7-11，郎平指导请求暂停。

10-15之后，中国队凭借王媛媛和朱婷的连续进攻得手将比分追至13-15。第二次技术暂停之前，中国队13-16落后。

随着中国队在进攻中失误连连，日本队将分差进一步扩大至14-19，中国队再次请求暂停。暂停回来之后，颜妮2号位轻挑得分，之后朱婷和李盈莹先后扣杀得手，将比分追至17-19。日本队暂停。

此后，中国队进攻质量提升，李盈莹、龚翔宇分别在4号位和2号位扣杀得手，中国队将比分追成21-21。此后双方比分交替上升，随着朱婷扣杀得手，比分战至24-24。日本队暂停。

关键时刻，中国队换上张常宁发球，但是随后中国队进攻被成功拦网，24-25，张常宁被换下。之后，中国队凭借朱婷在4号位的一次扣球和一次轻吊，将比分追至26平。比分来到28-28后，中国队终于实现逆转，29-28，拿下赛点。但是顽强的日本队在两次挽救赛点之后无力回天，中国队31-29艰难拿下第三局，总比分3-0赢得比赛胜利。