Vlašić kilpaili 18. elokuuta naisten korkeushyppykvalifikaatiossa.
ja pääsi finaaliin, sijoittui ensimmäiseksi finaaliin kelpuuttavalla korkeudella, 1,94 m. Kaksi päivää myöhemmin hän kilpaili 17 kilpailijan finaalissa. Hän selvitti 1,88 metriä ja 1,93 metriä toisessa yrityksessään, ennen kuin hän selvitti 1,97 metriä. Hän, Ruth Beitia, Mirela Demireva ja Chaunté Lowe olivat ainoat urheilijat, jotka selvittivät baarin. Kolmanneksi Beitian ja Demirevan jälkeen, mutta Lowen edellä, Vlašić yritti 2,00 metriä, mutta epäonnistui kolmessa yrityksessä. Koska kukaan muu ei selvinnyt, hän voitti pronssimitalin Beitian ja Demirevan jälkeen. Tämä oli ensimmäinen kerta sitten vuoden 1980 kesäolympialaisten, jolloin voittajan korkeus oli alle 2,00 metriä. Vlašićista tuli seitsemäs naisurheilija, joka on voittanut kaksi olympiamitallia.