2020东京奥运会跆拳道比赛继续进行，赵帅在男子68公斤级的比赛中将冲击金牌。赵帅是奥运会的卫冕冠军，这届奥运会开幕式上他也成为中国代表团的旗手，不过在首场比赛中赵帅赢得还是有些惊险，遭到了对手的顽强抵抗。

在1/4决赛里，赵帅打得很谨慎，首局两人战成4平。赵帅的一次进攻侧踢没有计分，中国队教练提出了录像挑战，经过回放确认赵帅得分，他以6比4领先结束首局。第二局赵帅毫不相让，直接踢腿回应击中头部拿到3分，他以11比6领先结束前两局。第三局赵帅没有给对手反攻的机会，以13比8获胜晋级半决赛。

在半决赛中，赵帅对阵英国名将辛顿，辛顿在奥运排名中高居第2位，赵帅排在第3，两人实力在伯仲之间。此前两人的交锋记录是赵帅2胜1负略占优势。比赛开始，第一局，辛顿主动出击，利用赵帅还没有进入防守状态的时候，一个侧踢命中先拿2分。比分落后的赵帅并没有急于进攻，一记果断的腾空踢命中追成2平。之后的比赛辛顿攻势很强势，两次侧踢得分以6比2领先。这时辛顿的体能有所下降，赵帅趁机反攻踢中对手，同时让对方倒地，一下子拿到3分以5比6结束首局。

第二局继续进行，双方陷入胶着的僵局，赵帅果断采取了舍身后旋踢，成功击中对方的头部，一下子得到5分，可惜他没有站住倒地，自己被罚了1分，不过这仍让他以10比7反超。之后在防守时赵帅有些出界，英国队教练提出录像挑战，回看后裁判确认赵帅出界罚分，辛顿追至8比10。

辛顿落后比分，显得有些着急，主动出击，赵帅挡住对手直接侧踢再拿2分。第二局最后时刻，辛顿再次进攻，赵帅用转身回旋踢再次命中对方，英国队教练又提出挑战。经过录像回放，裁判确认英国队挑战无效，另外为赵帅追加了2分的技术分，他因为倒地被罚1分，这样赵帅以16比9领先结束前两局。

前两局结束后，赵帅取得了明显的优势，第三局，赵帅的防守非常稳健，辛顿依靠侧踢追回2分，他又通过直拳得分，他追至13比17。面对辛顿的冲击，赵帅侧踢回应，辛顿贴近后击中赵帅头部，辛顿追至16比19。中国队提出了录像挑战，可惜没有成功。

关键时刻，辛顿又踢中赵帅头部追成19平。之后两人展开对攻，两人轮流得分，辛顿一度以22比21反超，辛顿最后时刻放手进攻，在两人缠抱的时候脚踢命中赵帅头部，他以25比23反超。最后，辛顿连续踢中得分，他以33比23领先。最终，赵帅以25比33不敌对手，无缘决赛，其中第三局赵帅被打成9-24，非常可惜。