2020年3月12日，在新冠疫情的背景下，火种在奥林匹亚点燃。第二天，由于聚集了大量人群来观看火炬在斯巴达地区传递，因此当地组委会做出了暂停希腊境内火炬传递活动的决定，以避免让民众面临感染的风险。3月19日，火种交接仪式按照原计划在帕纳辛奈克体育场举行。火种在没有观众的情况下移交给了东京2020奥组委代表团。

2020年3月20日，火种抵达宫城县松岛空军基地。三届奥运摔跤冠军吉田沙保里和三届奥运柔道金牌得主野村忠宏将火种带下飞机。接下来的几天，为了表达与2011年东日本大地震和海啸期间受灾最严重的地区同在的意愿，奥运火种在岩手县、宫城县和福岛县的多个地方进行了展览。

2020年3月24日，由于新冠疫情，国际奥委会和东京2020奥组委宣布奥运会将延期至2021年举行。原定于3月26日在福岛县J-Village开始的火炬传递也相应推迟。此后火种在福岛县继续展出了一段时间，但出于抗击疫情的考虑，它随后被从公共场所撤下，并由奥组委在东京保管。 8月31日，火种在东京日本奥林匹克博物馆公开展出，为此还举行了特别仪式。截至2020年11月7日，火炬陆续在日本多个城镇和地区展出。

2021年3月25日，按照此前的计划，为期121天、涉及日本47个都道府县的火炬传递在福岛县的J-Village正式开启。火炬传递的第一棒火炬手是2012年伦敦奥运会女足银牌得主岩清水梓和她的队友们，她们还是2011年女足世界杯的冠军得主。传递过程中，火炬造访了日本各地标志性地点，如那智瀑布和法隆寺。4月12日，109岁的贺川滋子在奈良县参加了传递。5月17日，火炬传递来到了广岛和平公园，那里有永不熄灭的和平之火。不过在某些地区，由于疫情情况不同，传递的部分流程进行了相应的修改或被火炬仪式取代。比如在大阪，4月13日和14日，火炬手在没有观众的公园里完成了火炬传递。在7月23日的东京奥运会开幕式上，吉田沙保里和野村忠宏将火炬带入体育场，然后将其传递给三位前棒球明星，长嶋茂雄，王贞治和松井秀喜。然后，医生大桥博树、护士北川顺子和残奥会运动员土田和歌子共同传递。接着，来自岩手、宫城和福岛县的六名学生将火炬传递给大坂直美，后者登上一个八角形的象征着富士山的平台，点燃了主火炬。