Ipinangako sa Japan ang Olimpiko noong 1940, ngunit pinilit ng World War II na ibigay ang karangalang ito. At noong 1964 lamang, ang kabisera ng Japan ay muling nahalal bilang venue para sa Palarong Olimpiko. Ito ang unang Olimpiko na ginanap sa Asya.
Seryosong lumapit ang Tokyo sa paghahanda para sa malaking piyesta opisyal. Bisperas ng Palaro, natupad ang isang makabuluhang muling pagtatayo ng lungsod: maraming mga lumang distrito ang nawasak, mga bagong daanan, itinayo ang mga tulay, itinayo ang mga modernong pasilidad sa palakasan, naibalik ang mga lumang istadyum at mga swimming pool.
Ang XVIII Games ay pinagsama ang 5140 na mga atleta mula sa 93 mga bansa. Sa kauna-unahang pagkakataon, ang Algeria, Cameroon, Ivory Coast, Congo, Mali, Niger, Senegal, Zanzibar, Chad, Trinidad at Tobago, ang Mongolian People Republic, at Nepal ay lumahok sa Palarong Olimpiko. Ang isang koponan mula sa Republika ng South Africa ay pinagbawalan mula sa pakikilahok sa kumpetisyon para sa diskriminasyon sa lahi. Ang mga koponan mula sa Hilagang Korea, Indonesia, Barbados at Ecuador ay nasuspinde rin sa kompetisyon.
Noong Oktubre 10, halos 90 libong mga manonood ang nagtipon sa Olympic stadium. Ang mga atleta ay sinalubong ng Emperor ng Japan na si Hirohito at ang pangulo ng komite sa pag-aayos, si Dangoro Yasukawa.
Hindi pa kailanman naging malawak ang programa sa Olimpiko. Sumali ito sa judo at volleyball ng pambabae at panlalaki. Ang isang natatanging tampok ng Mga Larong ito ay naging isang makabuluhang tumaas na kumpetisyon sa lahat ng mga uri ng kumpetisyon. Sa panahon ng kompetisyon, 77 tala ng Olimpiko at 35 tala ng mundo ang itinakda.
Sa Palaro noong 1964, pinananatili ng mga atleta mula sa USSR ang kanilang pagiging pangunahing sa hindi opisyal na kumpetisyon ng koponan, na nanalo ng 96 na medalya, kung saan 30 ang ginto. Ang mga atleta mula sa Estados Unidos ay nagdala ng 90 medalya sa pambansang koponan, ang koponan ng Hapon ay kumuha ng pangatlong puwesto, na pumapasok sa nangungunang tatlong sa kauna-unahang pagkakataon.
Ang Japanese Summer Olympics ay naalala para sa mahusay na pagganap ng mga weightlifters ng Soviet. Si Alexey Vakhonin, Rudolf Plyukfelder, Vladimir Golovanov at Leonid Zhabotinsky ay nakatanggap ng gintong medalya, Viktor Kurentsov, Yuri Vlasov at Vladimir Kaplunov - pilak.
Ang gymnast ng Soviet na si Larisa Latynina ay nanalo ng 2 gintong, 2 pilak at 2 tanso na medalya. Dinala niya ang kabuuang bilang ng kanyang mga parangal sa Olimpiko sa 18, na naging may hawak ng record para sa bilang ng mga medalyang napanalunan.
Sa kauna-unahang pagkakataon sa Palarong Olimpiko, ginamit ang mga computer upang mangolekta at maiimbak ang mga resulta. Bilang karagdagan, sa kauna-unahang pagkakataon, ang mga pag-broadcast ng telebisyon sa iba pang mga kontinente ay isinasagawa mula sa mga arena ng Olimpiko.
