Tomescu lanzó su ataque hacia el km 15 y se marchó en solitario, cobrando pronto una gran ventaja que se hizo insalvable para sus rivales.
En la parte final de la prueba aflojó bastante el ritmo, pero llegó a la meta con una cómoda ventaja, ganando el oro con 2h 26:44.
La medalla de plata fue para la keniana Catherine Ndereba (2h 27:06) y la de bronce para la china Zhou Chunxiu (2h 27:07).
Con 38 años cumplidos, Tomescu se transformó en la campeona olímpica de maratón de mayor edad en la historia.
Reside y entrena habitualmente en Boulder, Colorado, y está casada con su entrenador, Valeriu Tomescu.