도쿄올림픽은 친환경올림픽을 지향하고 있다. 슬로건 중 하나는 ‘지구와 사람을 위해’로 ‘지속가능성’을 강조하고 있다. 경기장과 시설들은 1964년 올림픽 당시 사용했던 경기장을 포함해 기존의 시설을 최대한 활용했다. 총 42개의 경기장 중 24개가 기존에 지어진 시설이다. 도쿄에서 열리는 올림픽이지만 경비 절감을 위해 축구는 요코하마, 이바라키 등 인근 지역의 경기장을 사용하고 있다.
올림픽 선수촌 침대는 골판지로 제작했다. 일본 유명 매트리스 업체인 에어위브에서 만들었다. 200㎏의 하중을 견딜 수 있는 데다 재활용이 가능해 친환경적이라고 한다. 일부 선수들은 푹 꺼져서 불안하다고 불만을 제기해 논란이 됐다. 시상대 또한 폐기물을 재활용해 만들었다. 2011년 동일본 대지진 당시 임시 주택에 쓰였던 알루미늄 폐기물을 활용했다.
주 경기장 성화는 올림픽 사상 처음으로 수소 연료로 타오르고 있다. 원자력 발전소 사고 지역인 후쿠시마현 공장에서 생산한 것이다. 수소 연료는 연소 시 가스 연료와 달리 이산화탄소를 배출하지 않아 친환경 연료로 불린다. 도쿄올림픽 조직위원회는 일부 성화 봉송 구간에서 수소 연료와 프로판 가스가 함께 사용됐다.
메달도 재활용됐다. 올림픽과 패럴림픽에 사용되는 약 5000개의 메달은 폐가전을 수거해 만들었다. 2017년 4월부터 2019년 3월까지 일본 전역에서 재료 모으기 운동을 벌였다. 전국 1621개 지방자치단체와 3500여개 우체국, 1100개 학교에서 휴대폰(621만대), 소형 가전제품(7만8985t) 등을 수거했다. 여기서 금 32㎏, 은 3500㎏, 동 2200㎏를 뽑아내 메달을 제작했다.