Pauli Nevalan valmistautuminen Tokion olympiakisoihin ei sujunut aivan ennakkosuunnitelmien mukaan. Hän oli alkukesällä 1964 hyvässä kunnossa ja heitti muutaman kerran yli 80 metrin. Keskikesällä Nevalan heittotyyli kuitenkin rikkoontui ja elokuun alussa hän joutui vielä autokolariin. Jälkikäteen ajatellen kolari oli Nevalan kannalta kuin onni onnettomuudessa. Hän itse on muistellut olympialaisiin valmistautumistaan seuraavasti. "Tyyli oli keskikesällä aivan sekaisin. Kun sain autokolarissa lasinsiruja silmiini, niin sain hyvän syyn keskittyä kuukauden ajan täysin tyylivirheeni korjaamiseen. En osallistunut edes Kalevan kisoihin. .. Olimme talvella liiton valmentajan johdolla tehneet noin 20.000 heittoa kuulalla. Kun heittää kuulaa, niin siinä ranne retkahtaa alas taakse. Tämä virhe jäi ainakin minulle myös keihästä heitettäessä. Onneksi huomasin sairaslomani aikana tämän virheen. Minut oli valittu olympialaisiin jo heinäkuun lopulla, joten näyttöpakkoa ei enää ollut. Sain rauhassa viritellä kuntoani". Kunnon virittely onnistui ja tulokset nähtiin Tokion kisojen keihäsfinaalissa 14.10.1964. Kilpailu käytiin tihkusateisessa säässä. Puolan Januzs Sidlo avasi kisan upeasti heittämällä ensimmäisellä kierroksella 80,17. Kolmannen kierroksen jälkeen kilpailua johti Neuvostoliiton Janis Lusis. Suomen Pauli Nevala oli neljäntenä tuloksella 78,39. Neljännellä kierroksella alkoi tapahtua. Unkarin Kulcsar vetäisi 82,32. Unkarilaisen ilme kertoi, että hän uskoi jo voittavansa koko kilpailun. Mutta sitten tulee vuoroon Pauli Nevala. Hän ei erityisesti keskittynyt suoritukseensa, vaan lähti nopeasti vauhtiin, joka ristiaskelten jälkeen melkein pysähtyi. Veto oli kuitenkin voimakas ja keihäs lensi hyvässä asennossa yli 82 metrin. Nevala on itse muistellut tätä urheilu-uransa tärkeintä heittoa seuraavasti. "Kun repäisin, niin tunsin, että rajusti lähti. Mutta en aluksi huomannut, mihin asti meni. Oli semmoista hälinää. Kuuluttajakin molotti aina monilla kielillä ja mittamiehet juoksi eteen. Kansa kyllä villisti huusi, mutta mistä sen tietää, mille kulloinkin huutaa". Lopulta Nevala marssi toimitsijoiden luokse katsomaan heittonsa mittaa. Tulosliuskassa luki numerot 82,66. "Jumalauta, olen siirtynyt kisan johtoon", Pauli huudahtaa suomalaiselle kilpakumppanilleen Jorma Kinnuselle. Ja Paulin tulos piti kilpailun loppuun saakka. Näin Pauli Nevalasta tuli Tokion olympiakisojen ensimmäinen ja ainoa suomalainen yleisurheilun kultamitalisti. Samalla hän palautti suomalaisen yleisurheilun kultamitalikantaan olympiatasolla 16 vuoden jälkeen. Edellinen yleisurheilun kultamitalisti Tapio Rautavaara lähettikin Nevalalle onnittelusähkeen, jossa oli tervehdys: "Vain rämäpäät voittavat kultamitalin. Onnittelen". Yleisradiossa liikkuvan perinnetiedon mukaan näytteenä oleva Juhani Haapasen heittoselostus on pieni huijaus. Tarinan mukaan Haapaselta jäi po. heitto kokonaan huomaamatta. Kun kilpailun aikana selvisi, että Nevala tulee voittamaan kultamitalin, Haapanen teki äkkiä voittoheiton selostuksen "omasta päästään" suomalaisia radiokuuntelijoita varten. Paavo Noposen kuvaus palkintojen jaosta on sen sijaan "aitoa tavaraa". Tokion olympiakisojen keihäänheiton tulokset kärjen osalta: 1. Pauli Nevala, Suomi, 82,66. 2. Gergely Kulcsar, Unkari, 82,32 ja 3. Janis Lusis, Neuvostoliitto, 80,57.