| Atleta | País | Resultado | Notas |
|---|---|---|---|
| Ranomi Kromowidjojo | Holanda | 53.05 | OR |
| Missy Franklin | Estados Unidos | 53.59 | Q |
| Tang Yi | China | 53.60 | Q |
| Jeanette Ottesen Gray | Dinamarca | 53.77 | Q |
| Francesca Halsall | Grã-Bretanha | 53.77 | Q |
| Femke Heemskerk | Holanda | 54.13 | |
| Julia Wilkinson | Canadá | 54.25 | |
| Amy Smith | Grã-Bretanha | 54.28 |
| Atleta | País | Resultado | Notas |
|---|---|---|---|
| Melanie Schlanger | Austrália | 53.38 | Q |
| Aliaksandra Herasimenia | Bielorrússia | 53.78 | Q |
| Jessica Hardy | Estados Unidos | 53.86 | Q |
| Sarah Sjostrom | Suécia | 53.93 | |
| Arianna Vanderpool-Wallace | Bahamas | 54.12 | |
| Britta Steffen | Alemanha | 54.18 | |
| Daniela Schreiber | Alemanha | 54.39 | |
| Haruka Ueda | Japão | 54.59 |
| Q | Qualificação Directa |
|---|---|
| q | Qualificação por repescagem |
| DNS | Não competiu |
| DNF | Não terminou |
| DSQ | Desclassificado |
| PB | Melhor marca pessoal |
| SB | Melhor marca pessoal na temporada |
| NR | Recorde nacional |
| CR | Recorde continental |
| WR | Recorde mundial |
| OR | Recorde olímpico |