Rywalizację na igrzyskach Polka rozpoczęła od 1/16 finału zmagań w judo, gdzie mierzyła się z reprezentantką Węgier Hedvig Karakas. Już po dwóch minutach walki Kowalczyk otrzymała Waza-ari, dzięki czemu zdołała wywalczyć awans do kolejnej rundy.
W 1/8 finału 23-latka mierzyła się z Portugalką Telmą Monteiro. Obie zawodniczki przez dziewięć i pół minuty nie były w stanie przechylić szali zwycięstwa na swoją stronę. Reprezentantka Portugalii otrzymała trzy kary shido, dzięki czemu to Polka odniosła zwycięstwo.
Kolejną przeciwniczką Polki była mistrzyni świata, Kanadyjka Jessina Klimkait. Po zaledwie kilkudziesięciu sekundach sędziowie ogłosili trzymanie. Polka nie dała rady odepchnąć swojej rywalki i ostatecznie przegrała przez ippon. Pomimo porażki Kowalczyk miała jeszcze szansę na medal dzięki walce w repasażach.
Starcie, którego stawką był pojedynek o brązowy medal przeciwko Eteri Liparteliani z Gruzji rozpoczęło się od ostrzeżenia dla rywalki, która następnie powaliła Polkę do parteru. Sędziowie na szczęście przerwali tę akcję. To samo jednak wydarzyło się po czterech minutach, ale Liparteliani nie zdobyła za to punktu. Konieczna była zatem dogrywka do złotego punktu.
Po dwóch minutach sędziowie nałożyli na Gruzinkę drugą karę shido, jednak Kowalczyk nie była w stanie tego wykorzystać. W czwartej minucie dogrywki Liparteliani zdobyła punkt Waza-ari i wygrała pojedynek, utrzymując szansę na zdobycie brązowego medalu. Polka tym samym straciła szansę na olimpijski krążek.