接下来王军霞又在1995年10月举行的第三届城市运动会中，以14分53秒08的成绩打破女子5000米亚洲记录，并获得女子5000米亚军；以31分38秒07的成绩夺得女子米冠军。

在1996年5月5日全国田径锦标赛暨奥运田径选拔赛中，王军霞以14分51秒87的成绩获女子5000米冠军，并创1996年世界最好成绩；又以31分11秒59的成绩获女子米冠军。

1996年7月28日，重拾信心的王军霞，在5000米决赛场上出发了。

在比赛刚开始的前一百米，瘦弱的王军霞就遭到了肯尼亚、爱尔兰等多国选手的围追堵截，不断受到她们的挤、撞、推等干扰。

在王军霞始终坚持教练在赛前制定的“咬住第一军团，领跑第二军团”的战术，在前三圈始终处在16名选手中第七八的位置。

比赛进行到两千米时，王军霞开始保持自己的节奏，并一点点提速，进到第一阵营，排在第四五的位置，此时第一位领跑的是一位欧洲选手。

比赛进行到三千米时，王军霞与两名肯尼亚选手形成的第一方阵冲在最前面，逐渐拉开了与后面选手的距离，王军霞则紧跟在肯尼亚选手孔加身后排在第二位。

跑到3500米时，孔加与王军霞一起提速甩开大部队，还剩三圈时她俩已领先排在第三位的选手七八十米，王军霞仍紧跟在孔加身后一米左右。

在比赛的最后800米处，仍然身姿矫健的王军霞突然加速，一下甩开了肯尼亚选手孔加三十多米的距离。

越跑越快的王军霞在最后一圈提示铃敲响时，已领先身后的肯尼亚选手孔加近50米。

最终王军霞以14分59秒88的成绩第一个冲向终点，为中国田径队夺得了这枚分量最重的金牌。

赛后王军霞身披国旗绕场慢跑一周向观众致意，而这一画面也成为了中国征战奥运会中最经典的一幕。

8月2日，王军霞又以31分02秒58的成绩获得女子米银牌。葡萄牙选手里贝罗以31分01秒63的成绩获得金牌。

其实王军霞擅长的是米，但在万米比赛中却遗憾地获得了银牌，5000米夺冠算是一个意外收获。

是什么原因让王军霞在万米上无缘金牌呢？

赛后王军霞接受采访说:“在5000米上，我具备了冲金的实力，但并不具备夺冠实力。”

“而5000米这块金牌带来的意外惊喜实在是太大了，整个人好几天都处在极度亢奋之中。到了万米比赛的时候，我感觉根本不在状态，身体异常疲惫，头剧烈地痛。像裂开一样，当时曾想放弃比赛了，但后来想还是坚持一下，能跑什么样算什么样。”

王军霞说，除了兴奋，还有身体上的原因，“赛前我的身体状态就不是太好，拼完5000米后，整个身体感觉快要崩溃了。”

虽然没能夺冠，但这一块银牌她已经尽力了。

至此，中国田径代表队在本届奥运会上共获得了一枚金牌、两枚银牌、一枚铜牌的战绩，圆满地完成了赛前目标。