全能决赛分为4个组，预赛排名前六的分在第一组，按轮次比赛自由体操、鞍马、吊环、跳马、双杠、单杠。全能前三不出意外将在第一组中决出。
第一轮比赛；日本两位选手富田洋之和内村航平完成不错，分别得到15.1和15.825分。德国汉布钦成套节奏掌握不错，完成质量也到位，有6.5的难度价值，得到15.625分。杨威上场，他开场很稳定，但是第二串单足出界被扣除了0.1，比较遗憾，可是之后的动作完美无缺，得到15.25分。陈一冰在第二组鞍马比赛中因为一个撑手动作没有撑在器械上，掉下器械，只得到13.75分。第一轮结束后，法国选手排第一，内村航平以15.825排在第二。杨威在全部选手中排在10位。
第二轮比赛：率先上场的内村航平出现失误，只得到13.275，早早退出全能奖牌争夺。汉布钦的鞍马成套似乎没有放开，多个技术细节都出现风险，但控制住了，顺利做完成套，14.375分。杨威上场，很漂亮拿下成套，得到15. 275分。霍尔霍金一开始完成“李宁倒立“时出现分腿失误，不过幅度很大，摆动很到位，得到15.10。陈一冰在吊环上以超乎完美的发挥得到16.65分。第二轮结束后，杨威和富田两项总分同时30.525，并列排在第七。汉布钦以30.00排在18位。陈一冰名次上升到第10位。
第三轮比赛：汉布钦吊环度完成很干净，下法前屈两周转体180纹丝不动，得到15.025分。杨威出场，力量静止动作到位，摆动动作动能充分，下法F组“直体720旋“落地纹丝不动，7.5的吊环最高难度价值，得到16.625的超高分。富田洋之马失前蹄，在最后的下法连接前出现大失误，并重重摔倒在地，只得到13.85分。陈一冰跳马落地向后退一大步，得到15.90分。第三轮结束后，韩国选手梁泰荣46.325暂列第一。杨威47.15分位跃居第二 。陈一冰46.30也升到第四。
第四轮比赛，汉布钦在完成“踺子转体900”这个难度价值在6.6的动作时落地向后跨一大步并踩出界，得到15.975。杨威完成了难度价值为7.0的“冢原1080”，空中姿态无可挑剔，落地位置很不错，得到16.55分。霍尔霍金跳马出现失误，只得到15.30分。陈一冰在双杠项目上发挥出正常水平，得到14.95分。四轮结束后，杨威以63.70分跃居第一。韩国选手梁泰荣62.075暂列第二。
第五轮比赛：杨威第一个上场，成套动作无懈可击，全部动作精准到位，空翻挂臂动作天衣无缝，只是下法向后动了一步，得到16.10分。第二个出场的霍尔霍金发挥也非常顺利，空翻动作很高，15.70分。汉布钦在弱项双杠上发挥正常水平，得到15.275分。陈一冰单杠前半套完成非常好，但是下法前不知道哪里出现问题，大回环后失去动能没有做下法直接跳下，放弃了随后比赛。第五轮结束后，杨威以79.80分高居第一。梁泰荣以77.3分排在第二。霍尔霍金76.65排在第三。
第六轮，霍尔霍金第一个出场，他成套动作中出现一个明显停顿，被扣除了0.3，得到15.05。率先结束自己比赛。内村航平上场，开场就是三个高难度飞行动作，成套动作流畅自如，下法差点没有控制住，得到15.40分。德国汉布钦在最强项单杠上出现重大失误，只得到15.40分。总分91.375。而得到杨威最后一个出场，最终他顺利的完成了比赛，以总分94.575超过了所有对手，最终夺得了本届奥运会男子全能的冠军，由于世界杯不设男子全能比赛，杨威至此也实现了世锦赛和奥运会的大满贯。此外，凭借男子团体和全能的金牌，杨威也是本届奥运会同时揽两金的中国第一人。
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