國際奧林匹克委員會（IOC）在阿根廷布宜諾斯艾利斯表決，日本東京以最高票進入第2輪，馬德里和土耳其大城伊斯坦堡首輪平手後再行投票，馬德里爆冷出局。東京最後在第2輪輕鬆擊敗伊斯坦堡，贏得2020奧運主辦權。
這是馬德里連續第3次申奧失敗，先前申辦2012和2016奧運都「槓龜」。
NBA球星賈索（Pau Gasol）和許多民眾一樣，懷疑東京支持者為了不讓實力較強的馬德里進入第2輪，而策略性的把票投給伊斯坦堡。
賈索說：「票選非我們能控制，很可惜這不是我們希望的結果。」
他還說，當馬德里和伊斯坦堡得票平手、需再投票決定何者進入第2輪時，「日本投票者投給最弱的伊斯坦堡，這樣他們就可以在最後一輪勝出。這麼做很合邏輯，誰都會這樣做」。
去年參加過倫敦奧運的西班牙水球選手巴瑞哈（Jennifer Pareja）受訪時也說：「沒人料到會這樣，我們很震驚。我說不出話來。」巴瑞哈是馬德里申奧代表團一員。
馬德里申奧失利來得很不是時候。受到經濟衰退影響，西班牙民眾得忍受政府刪減醫療和教育預算，力抗26%的失業率。許多民眾原本希望申奧成功，為馬德里帶來振奮的氣氛。
數以百計西班牙民眾聚集在馬德里阿爾卡拉門（Puerta de Alcala）看投票現場轉播，結果一出爐，民眾露出難以置信神情，陸續黯然離開。
45歲、從事食品業的蓋倫（Antonio Galan）說：「真是超失望。」他還說：「比起體壇影響力，申奧似乎與政治影響力更有關係。」
馬德里市中心原本準備狂歡的民眾說，經濟危機已經逐漸消退，經濟衰退不應該成為決定奧運主辦城市的因素之一。
63歲的退休人員莫雷諾（Miguel Moreno）說：「我認為西班牙舉辦奧運的時機，沒有比2020更適合。」莫雷諾還說：「我們十分喜歡馬德里主辦奧運的構想，我認為經濟不該是影響因素之一。」