| Atleta | País | Resultado | Notas |
|---|---|---|---|
| Gelete Burka | Etiópia | 15:01.44 | Q |
| Vivian Jepkemoi Cheruiyot | Quénia | 15:01.54 | Q |
| Sally Jepkosgei Kipyego | Quénia | 15:01.87 | Q |
| Julia Bleasdale | Grã-Bretanha | 15:02.00 | Q PB |
| Molly Huddle | Estados Unidos | 15:02.26 | Q SB |
| Yelena Nagovitsyna | Rússia | 15:02.80 | q PB |
| Joanne Pavey | Grã-Bretanha | 15:02.84 | q SB |
| Shitaye Eshete | Bahrein | 15:05.48 | q PB |
| Elena Romagnolo | Itália | 15:06.38 | q PB |
| Hitomi Niiya | Japão | 15:10.20 | PB |
| Almensh Belete | Bélgica | 15:10.24 | SB |
| Kim Conley | Estados Unidos | 15:14.48 | PB |
| Mika Yoshikawa | Japão | 15:16.77 | PB |
| Nadia Ejjafini | Itália | 15:24.70 | |
| Sheila Reid | Canadá | 15:27.41 | |
| Zakia Mrisho | Tanzânia | 15:39.58 | |
| Layes Abdullayeva | Azerbaijão | 15:45.69 | |
| Roxana Elisabeta Birca | Roménia | 16:01.04 |
| Atleta | País | Resultado | Notas |
|---|---|---|---|
| Tirunesh Dibaba | Etiópia | 14:58.48 | Q |
| Meseret Defar | Etiópia | 14:58.70 | Q |
| Viola Jelagat Kibiwot | Quénia | 14:59.31 | Q |
| Olga Golovkina | Rússia | 15:05.26 | Q PB |
| Julie Culley | Estados Unidos | 15:05.38 | Q PB |
| Tejitu Daba | Bahrein | 15:05.59 | q PB |
| Silvia Weissteiner | Itália | 15:06.81 | SB |
| Kayoko Fukushi | Japão | 15:09.31 | SB |
| Barbara Parker | Grã-Bretanha | 15:12.81 | PB |
| Fionnuala Britton | Irlanda | 15:12.97 | PB |
| Lyudmyla Kovalenko | Ucrânia | 15:18.60 | |
| Judith Pla | Espanha | 15:20.39 | PB |
| Karoline Bjerkeli Grovdal | Noruega | 15:24.86 | PB |
| Dudu Karakaya | Turquia | 15:28.32 | |
| Eloise Wellings | Austrália | 15:35.53 | |
| Sandra Lopez | México | 15:55.16 | |
| Nadia Noujani | Marrocos | DNF | |
| Sara Moreira | Portugal | DNS |
| 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 |