| Final 11:43 | time | | L | | 1. | Great Britain | 3:37.58 | WR | 4 | | --. | Kathleen Dawson | 58.80s6. | | --. | Adam Peaty | 56.78s4. | | --. | James Guy | 50.00s1. | | --. | Anna Hopkin | 52.00s1. | | 2. | China | 3:38.86 | | 3 | | --. | Xu Jiayu | 52.56s3. | | --. | Yan Zibei | 58.11s2. | | --. | Zhang Yufei | 55.48s2. | | --. | Yang Junxuan | 52.71s2. | | 3. | Australia | 3:38.95 | | 6 | | --. | Kaylee McKeown | 58.14s5. | | --. | Zac Stubblety-Cook | 58.82s5. | | --. | Matthew Temple | 50.26s4. | | --. | Emma McKeon | 51.73s3. | | 4. | Italy | 3:39.28 | | 2 | | --. | Thomas Ceccon | 52.23s=1. | | --. | Nicolò Martinenghi | 57.73s1. | | --. | Elena Di Liddo | 56.62s3. | | --. | Federica Pellegrini | 52.70s4. | | 5. | United States | 3:40.58 | | 5 | | --. | Ryan Murphy | 52.23s=1. | | --. | Lydia Jacoby | 1:05.09s6. | | --. | Torri Huske | 56.27s8. | | --. | Caeleb Dressel | 46.99s5. | | 6. | Netherlands | 3:41.25 | NR | 7 | | --. | Kira Toussaint | 59.45s7. | | --. | Arno Kamminga | 57.89s7. | | --. | Nyls Korstanje | 51.34s5. | | --. | Femke Heemskerk | 52.57s6. | | 7. | ROC | 3:42.45 | | 1 | | --. | Evgeny Rylov | 52.79s4. | | --. | Kirill Prigoda | 59.15s3. | | --. | Svetlana Chimrova | 56.95s6. | | --. | Maria Kameneva | 53.56s7. | | 8. | Israel | 3:44.77 | | 8 | | --. | Anastasia Gorbenko | 59.55s8. | | --. | Itay Goldfaden | 59.86s8. | | --. | Gal Cohen Groumi | 51.58s7. | | --. | Andrea Murez | 53.78s8. |
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| Final Ranking | time | | 1. | Great Britain | 3:37.58 | | 2. | China | 3:38.86 | | 3. | Australia | 3:38.95 | | 4. | Italy | 3:39.28 | | 5. | United States | 3:40.58 | | 6. | Netherlands | 3:41.25 | | 7. | ROC | 3:42.45 | | 8. | Israel | 3:44.77 |
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Heats - Thursday, 29th July 20:21 | | Best 8 times advanced to Final. |
| Ranking | time | | H | L | | 1. | Great Britain | 3:38.75 | Q,OR | 1 | 4 | | --. | Kathleen Dawson | 58.50s | | --. | Adam Peaty | 57.08s | | --. | James Guy | 50.58s | | --. | Freya Anderson | 52.59s | | 2. | United States | 3:41.02 | Q | 1 | 5 | | --. | Regan Smith | 57.64s | | --. | Andrew Wilson | 59.09s | | --. | Tom Shields | 50.87s | | --. | Abbey Weitzeil | 53.42s | | 3. | China | 3:42.29 | Q | 2 | 4 | | --. | Xu Jiayu | 52.67s | | --. | Yan Zibei | 58.61s | | --. | Zhang Yufei | 57.37s | | --. | Yang Junxuan | 53.64s | | 4. | Australia | 3:42.35 | Q | 2 | 5 | | --. | Isaac Cooper | 53.55s | | --. | Zac Stubblety-Cook | 58.80s | | --. | Brianna Throssell | 57.62s | | --. | Bronte Campbell | 52.38s | | 5. | Italy | 3:42.65 | Q | 2 | 6 | | --. | Simone Sabbioni | 53.96s | | --. | Nicolò Martinenghi | 58.38s | | --. | Elena Di Liddo | 57.29s | | --. | Federica Pellegrini | 53.02s | | 6. | Netherlands | 3:43.25 | Q | 1 | 3 | | --. | Kira Toussaint | 1:00.12 | | --. | Arno Kamminga | 58.15s | | --. | Nyls Korstanje | 51.86s | | --. | Ranomi Kromowidjojo | 53.12s | | 7. | ROC | 3:43.73 | Q | 2 | 3 | | --. | Grigory Tarasevich | 52.99s | | --. | Kirill Prigoda | 59.33s | | --. | Arina Surkova | 57.47s | | --. | Maria Kameneva | 53.94s | | 8. | Israel | 3:43.94 | Q,NR | 2 | 8 | | --. | Anastasia Gorbenko | 59.59s | | --. | Itay Goldfaden | 59.65s | | --. | Gal Cohen Groumi | 51.06s | | --. | Andrea Murez | 53.64s | | 9. | Japan | 3:44.15 | | 2 | 2 | | --. | Anna Konishi | 59.58s | | --. | Shoma Sato | 59.84s | | --. | Katsuhiro Matsumoto | 50.95s | | --. | Rikako Ikee | 53.78s | | 10. | Germany | 3:44.19 | | 1 | 2 | | --. | Marek Ulrich | 53.82s | | --. | Fabian Schwingenschlögl | 58.35s | | --. | Lisa Höpink | 58.06s | | --. | Annika Bruhn | 53.96s | | 11. | Greece | 3:44.77 | NR | 2 | 7 | | --. | Apostolos Christou | 53.18s | | --. | Konstadinos Meretsolias | 1:00.10s | | --. | Anna Ntountounaki | 57.08s | | --. | Theodora Drakou | 54.41s | | 12. | Belarus | 3:46.35 | | 2 | 1 | | --. | Mikita Tsmyh | 54.88s | | --. | Ilya Shymanovich | 58.85s | | --. | Anastasiya Kuliashova | 58.12s | | --. | Anastasiya Shkurdai | 54.50s | | 13. | Canada | 3:46.54 | | 1 | 6 | | --. | Javier Acevedo | 54.31s | | --. | Gabe Mastromatteo | 59.91s | | --. | Katerine Savard | 57.97s | | --. | Rebecca Smith | 54.35s | | 14. | Brazil | 3:46.74 | | 1 | 7 | | --. | Guilherme Basseto | 54.03s | | --. | Felipe Lima | 59.68s | | --. | Giovanna Diamante | 58.26s | | --. | Stephanie Balduccini | 54.77s | | 15. | Hungary | 3:47.15 | NR | 1 | 8 | | --. | Benedek Kovács | 53.76s | | --. | Petra Halmai | 1:08.11 | | --. | Richárd Márton | 51.49s | | --. | Fanni Gyurinovics | 53.79s | | -. | Poland | DSQ | | 1 | 1 | | --. | Paulina Peda | 1:00.83 | | --. | Jan Kozakiewicz | 59.28s | | --. | Jakub Majerski | | | --. | Kornelia Fiedkiewicz | |
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| Total eligible to participate -- swimmers (started --) |
| Olympic Qualifying Time - --.--s --+- |
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