שלב הבתים בטורניר הכדורסל האולימפי הסתיים היום (ראשון) ותמונת רבע הגמר התבהרה כשעה לאחר מכן עם ההגרלה. בגלל שסלובניה ניצחה את ספרד, אלופת העולם נקלעה לקבוצת הדירוג התחתונה והיא אכן הוגרלה למפגש עם ארה"ב. לוקה דונצ'יץ' וחבורתו יפגשו את גרמניה.
משחקי רבע הגמר (יום שלישי):
ארה"ב - ספרד
סלובניה - גרמניה
צרפת - איטליה
אוסטרליה - ארגנטינה
סלובניה - ספרד 87:95
אחרי משחק דרמטי שכלל לא מעט בדיקות של השופטים במערכת הווידאו בדקות הסיום, סלובניה שמרה על מאזן מושלם. ספרד עוד הספיקה לצמק ל-88:87 כשעל השעון נותרו 1:25 דקות לסיום, אבל פיניש לא מוצלח שלה וקור רוח סלובני בצד השני, העניק ניצחון לבלקנים. לוקה דונצ'יץ' היה רחוק רק אסיסט אחד מטריפל דאבל וסיים עם 12 נקודות, 14 ריבאונדים ו-9 אסיסטים. ולאטקו צ'נצ'אר הוביל את סלובניה עם 22 נקודות ומייק טובלי תרם 16 נקודות ו-14 ריבאונדים. ספרד איבדה יתרון של 12 נקודות למרות משחק טוב של ריקי רוביו, שסיים עם 18 נקודות ו-9 אסיסטים. אלברטו אבאלדה הוסיף 14.
ארגנטינה - יפן 77:97
אחרי שני הפסדים בשני המשחקים הראשונים, נבחרת ארגנטינה רשמה ניצחון בכורה בטורניר האולימפי, שנתן לה מקום ברבע הגמר אחרי שסיימה כנבחרת בעלת המאזן הטוב ביותר מבין הנבחרות שסיימו במקום השלישי. לואיס סקולה הבלתי נגמר, שמשחק בגיל ה-41 באולימפיאדה החמישית שלו, הצטיין אצל האלביסלסטה עם 23 נקודות ו-10 ריבאונדים. פקונדו קמפאסו הוסיף 17 ו-11 אסיסטים, רוי האצ'ימורה בלט אצל היפנים עם 13 ו-11 ריבאונדים. יודאי באבה קלע 18 ויוטה ווטאנבה סיים עם 17.