本届奥运会于10月10日下午2时开幕，日本天皇及政府官员、国际奥委会主席布伦戴奇等出席开幕式。美国发射“辛科姆”卫星，向全世界各地转播大会实况，这在奥运会历史上还是第一次。
本届奥运会进行了盛大的火炬接力跑活动。1964年8月21日，东京奥运会圣火在奥林匹亚点燃。火种通过飞机运载前往日本，途中经停伊斯坦布尔、黎巴嫩、伊朗、巴基斯坦、印度、缅甸、泰国、马来西亚、菲律宾、香港和台湾，并举行了展示活动。9月9日空运到日本本土鹿儿岛，然后分四路传递。参加火炬接力的全是16至20岁的青年组成的火炬队，每队中主火炬1人，副火炬2人，伴跑20人，总共约20万人。四条路线全长84公里。最后点燃奥林匹克火焰的是日本19岁的早稻田大学学生坂井义则。他出生于广岛原子弹爆炸那天（1945年8月6日）。奥林匹克火焰是和平的象征，由坂井点燃火焰，其用意是非常明显的。宣布本届奥运会开幕的是裕仁天皇，代表运动员宣誓的是日本第一个体操奥运会冠军小野乔。
