资格赛中，庞伟以总成绩590环排位居总排名第一晋级。庞伟曾在2008年北京奥运会男子10米气手枪冠军。
男子十米气手枪是射击项目的第二个小项，在此之前的女子十米气步枪，杜丽和易思玲冲击首金失败，这样，首金的任务就落在了庞伟身上。
决赛中，庞伟的头号劲敌就是韩国名将秦钟午，进入决赛的其他选手包括斯洛伐克的图兹尼克斯、越南的黄春荣、巴西华裔费利佩-吴、俄罗斯的冈特察洛夫、印度的基图-拉伊以及意大利的乔尔达诺。
前3发，庞伟出师不利，第一枪仅8.6环，这也是今天决赛八位选手唯一低于9环的成绩，发挥失常，随后两枪，庞伟分别打出了10.1和10.7环，总成绩29.4环，暂列第六位；秦钟午第三枪9.8环，总成绩30.5环，暂列第四，黄春荣以31.5环暂居榜首。
随后3发，庞伟第一枪还是有些起伏，仅为9.4环，好在他随后分别打出了10.2环和10.5环，总成绩59.5环，排名第六，秦钟午似乎也不在状态，三枪均低于10环，分别为9.7环，9.9环和9.8环，排名下滑至第五，费利佩-吴以62.5环来到首位。
接下来，每2发淘汰一位选手。庞伟虽然有所起伏，但还是顶住压力，基图-拉伊和冈特察洛夫接连被淘汰。10发过后，庞伟以100环排名第五，领先第六名的乔尔达诺0.4环，而黄春荣稳坐头把交椅，102.5环的成绩领先第二名0.7环。
第11发和第12发过后，乔尔达诺发挥欠佳，遗憾出局。第13发，庞伟出现致命失误，只打出了8.7环，这是他今天第二次低于9环，第14发，庞伟打出10.4环，总成绩140.0环，好在秦钟午只打出9.1环，总成绩139.8环，庞伟惊险胜出，这样秦钟午被淘汰。
比赛进入到白热化，只剩下四位选手。庞伟打出两个9.8环，图兹尼克斯发挥失常，分别打出9.1环和9.9环，总成绩159.4环，遗憾出局，此时庞伟以159.6环排名第三，黄春荣和费利佩-吴排名前两位，成绩分别为163.5环和162.0环。
随后2发，庞伟打出了10.6环和10.2环，总成绩180.4环，由于前边落后太多，还是被淘汰出局，这样庞伟收获了一枚铜牌。
最后2发，费利佩-吴打出10.2环，而黄春荣只有9.2环，巴西人反超0.2环。关键时刻，费利佩-吴打出了10.1环，黄春荣要想夺冠必须打出10.3环以上，结果他打出了10.7环的好成绩，最终以202.5环夺得金牌，费利佩-吴以202.1环夺得银牌。
此前的预赛中，庞伟打出了590环的好成绩，只差1环就追平了591环的奥运会纪录；秦钟午落后6环，以584环紧随其后，斯洛伐克的图兹尼克斯以582环排名第三位。另外一位中国选手蒲琪峰发挥欠佳，仅打出了577环，排名第16位，被淘汰出局。
