De olympische vlam wordt enkele maanden voor de start van de Spelen op traditionele wijze met behulp van zonlicht en een parabolische spiegel ontstoken in Griekenland, de bakermat van het olympische evenement. De vlam maakt daarna een rondreis door het gastland van de Spelen.
De Japanners laten de vlam tijdens een deel van de fakkeltocht al branden op waterstof. Tijdens de openingsceremonie op vrijdag 24 juli komt de vlam aan in het Olympisch Stadion van Tokio, waar het vuur permanent zal branden tijdens de Spelen. Ook bij de bekende Regenboogbrug, die twee delen van de stad met elkaar verbindt, komt een plek waar de vlam op waterstof brandt. De vlam wordt op zondag 9 augustus tijdens de sluitingsceremonie weer gedoofd.
De organisatie van Tokio 2020 heeft ook al zo'n vijfhonderd auto's aangeschaft die rijden op waterstof.