Ở vòng loại nội dung 10 m súng ngắn hơi nữ, Trịnh Thu Vinh giành vị trí thứ 4 với 578 điểm sau 60 lượt bắn.
Thu Vinh ghi 10 điểm ở ngay ở phát bắn đầu tiên. Tuy nhiên, cô lại văng khỏi top 8, khi chỉ giành 3 điểm 9 ở 5 lượt sau.
Từ lượt thứ 7, Thu Vinh bứt phá mạnh mẽ với 9 lần liên tiếp giành điểm 10, qua đó vươn lên vị trí thứ 6, thứ hạng đủ để vào chung kết. Trong hơn 10 lượt tiếp theo, Thu Vinh thi đấu thiếu ổn định và liên tục nằm ngoài nhóm vào chung kết.
Kịch tính diễn ra từ lượt 31 đến 37, Thu Vinh cạnh tranh từng điểm với xạ thủ Thái Lan, Prucksakorn Tanyaporn. Vào thời điểm quyết định, Thu Vinh có được sự ổn định cần thiết, qua đó giành liên tiếp 12 điểm 10, qua đó kết thúc series 5 với điểm số tuyệt đối, qua đó có vị trí trong nhóm đi tiếp.
Từ lượt 51 đến 55, Thu Vinh có hai phát bắn điểm 7 và 8, qua đó lại rơi xuống thứ 10. Dù vậy, cô kịp trở lại và giành vị trí thứ 4 chung cuộc ở vòng loại.
Chung kết nội dung 10 m súng ngắn hơi nữ dự kiến diễn ra lúc 17h ngày 28/7 (giờ Hà Nội). Ba VĐV còn lại lọt vào chung kết có cùng 577 điểm là Li Xue, Jiang Ranxin (Trung Quốc) và Ilayda Tarhan Sevval (Thổ Nhĩ Kỳ).
Thu Vinh trở thành xạ thủ Việt Nam thứ hai vào chung kết một nội dung bắn súng Olympic, sau Hoàng Xuân Vinh. Tay súng này từng giành HCV 10 m và HCB 50 m súng ngắn hơi nam tại Olympic Rio 2016.
Trịnh Thu Vinh là một trong hai đại diện của thể thao Việt Nam tranh tài ở môn bắn súng Olympic Paris 2024, bên cạnh xạ thủ Lê Thị Mộng Tuyền - người sẽ tranh tài ở vòng loại 10 m súng trường hơi nữ cũng vào chiều ngày 28/7.