Olympijské omnium se skládá ze čtyř závodů - scratche, tempo race, vylučovacího závodu a bodovacího závodu. Domácí Thomas předvedl svou špičkovou formu už ve scratchi, kde byl nejrychlejší a ujal se průběžného vedení. Jenže v tempo race o vedení přišel, když skončil až jedenáctý.
Ve vylučovačce nastaly zmatky způsobené nejasnými rozhodnutími a pokyny rozhodčích. Nejlepší byl Ethan Hayter, který závod pojal svým oblíbeným způsobem, jel celý závod na špici a ukázal, že je skvělý tempař. Pro druhé místo si původně dojel Elia Viviani, jenže v souboji s Němcem Timem Tornem Teutenbergem si počínal příliš agresivně a byl relegován na čtvrté místo. Na druhou pozici se posunul Thomas, který měl podruhé velké štěstí, protože o několik okruhů dříve už se zdálo, že je vyřazený nečekaně brzo, ale rozhodčí místo něj vyloučili Fernanda Gaviriu, který najel na chodníček.
Po třech závodech ze čtyř byl lídrem Van den Bossche. Belgický reprezentant nastupoval do závěrečné bodovačky se ziskem 106 bodů a náskokem 8 bodů před Thomasem. Jenže v závodě na sto okruhů a deset bodovacích sprintů se brzo ukázalo, že Thomas je silnější než Van den Bossche. Belgičan si počínal dobře takticky, ale rychlostně nestačil.
Souboj o zlato se nakonec zúžil pouze na Thomase a Portugalce Iuriho Leitaa. Vše vyvrcholilo v závěrečné třetině závodu, Thomas dokázal udělat další okruh náskoku, stejně jako Leitao, jenže domácí hvězda šla vzápětí k zemi. Rozhodčími mu samozřejmě umožnili se vrátit do závodu, ale Thomas musel okamžitě reagovat na poslední útoky. Plná adrenalinu a motivace si vedl skvěle a bez problému uhájil první místo a konečné vítězství.
Thomas získal 164 bodů, Leitao o 11 bodů méně a třetí místo ubránil Van den Bossche před dotírajícím Španělem Albertem Torresem. zvládl to o pouhé 4 body. Pátý v celém omniu skončil Novozélanďan Aaron Gate, který navzdory výborné boodvačce už nedokázal stáhnout ztrátu z předchozích třech závodů. Na bronz mu chybělo 8 bodů.
Jan Voneš se před madisonem, do kterého nastoupí s parťákem Denisem Rugovacem, skvěle rozzávodil a rozhodně nebyl jen do počtu. Ve scratchi byl 17., v tempo race dokonce 5., ve vylučovací 14. a v bodovačce 13. V součtu všech bodů skončil dvanáctý.
