Chung kết Olympia năm thứ 19 diễn ra tại trường quay S14, Đài truyền hình Việt Nam, Hà Nội, lúc 8h sáng 15/9. Vượt qua 140 đối thủ, bốn thí sinh góp mặt ở chung kết là Trần Thế Trung (THPT Chuyên Phan Bội Châu, Nghệ An), Nguyễn Hải Đăng (THPT Chuyên Lê Quý Đôn, Khánh Hòa), Nguyễn Bá Vinh (THPT Chuyên Lý Tự Trọng, Cần Thơ) và Đoàn Nam Thắng (THPT Chuyên Nguyễn Du, Đăk Lăk). Bộ trưởng Giáo dục và Đào tạo Phùng Xuân Nhạ đến động viên và chụp ảnh lưu niệm với thí sinh. Là chủ nhiệm của câu lạc bộ Đường lên đỉnh Olympia tại trường THPT Chuyên Phan Bội Châu, Trần Thế Trung vào chung kết nhờ chiến thắng ở quý I với 240 điểm. Trong video giới thiệu bản thân, Trung chia sẻ luyện tập thể thao mỗi ngày, ca hát để có sức khỏe, bộ óc sáng tạo, tinh thần thoải mái. Hơn 5.000 người gồm lãnh đạo tỉnh, giáo viên, học sinh và người dân Nghệ An có mặt từ 5h tại quảng trường Hồ Chí Minh, TP Vinh, Nghệ An, để cổ vũ cho Thế Trung. Trong sắc áo đỏ sao vàng, mọi người hát vang ca khúc Việt Nam ơi cùng một điệu hò để tiếp thêm sức mạnh cho "Trung 3T" (Trung Tất Thắng). Là người cuối cùng thực hiện phần thi Khởi động , Thế Trung tỏ ra hào hứng. Trả lời rất nhanh các câu hỏi ngay khi MC mới đọc được hai từ, Thế Trung nhận được tràng pháo tay lớn từ khán giả sau khi trả lời đúng 10 câu, đem về 100 điểm. Em là thí sinh hiếm hoi có thể dùng máy tính bỏ túi để tính toán trong phần thi Khởi động (chỉ kéo dài một phút). Bá Vinh giành 80 điểm, Nam Thắng và Hải Đăng cùng giành 50 điểm sau phần thi Khởi động. Bốn thí sinh bước vào phần thi Vượt chướng ngại vật , cùng giải mã từ khóa với 10 ký tự. Bá Vinh chọn từ hàng ngang đầu tiên. Với đáp án là "Thềm lục địa", cả bốn nhận được thêm 10 điểm. Một góc hình ảnh gợi ý được lật mở, nhưng không ai bấm chuông xin trả lời từ khóa cuối cùng. Nam Thắng chọn thêm một từ hàng ngang. Khi MC Diệp Chi vừa đọc câu hỏi, chưa thí sinh nào đưa ra câu trả lời thì Bá Vinh bấm chuông xin đưa ra từ khóa là "Nhà giàn DK7". Sau một chút, Hải Đăng bấm chuông trả lời "Nhà giàn DK1". Đưa ra đáp án chính xác, Hải Đăng giành thêm 60 điểm, vươn lên vị trí dẫn đầu đoàn leo núi với 120 điểm, Thế Trung xếp thứ hai với 110, Bá Vinh 90 và Nam Thắng 60 điểm. Sang phần thi Tăng tốc , câu hỏi đầu tiên yêu cầu thí sinh giải một đoạn mật mã dựa vào gợi ý. Cả bốn em đều đưa ra câu trả lời đúng là "APOLLO". Nam Thắng trả lời nhanh nhất, giành 40 điểm, sau đó là Hải Đăng, Bá Vinh và Thế Trung lần lượt giành 30, 20 và 10 điểm. Câu hỏi thứ hai yêu cầu thí sinh trả lời "Đây là năm nào?" sau đoạn video hình ảnh kéo dài 30 giây. Cùng có câu trả lời là năm 1969, Thế Trung đạt 40 điểm nhờ trả lời nhanh nhất, Nam Thắng thêm 30, Hải Đăng 20 và Bá Vinh 10 điểm. Với câu hỏi số ba "Những việc nào cần làm nhằm phòng tránh các dịch bệnh nguy hiểm sau mùa mưa bão?", chỉ Nam Thắng và Hải Đăng trả lời đúng khi lựa chọn năm phương án ABCDF. Nhờ đó, Nam Thắng tiếp tục giành 40 điểm, 30 điểm thuộc về Hải Đăng. Cơ hội Tăng tốc cuối cùng tiếp tục là một câu hỏi hình ảnh. Lần này, đàn bầu được nhắc đến. Thế Trung trả lời ngay ở giây thứ ba và giành thêm 40 điểm trong sự ngưỡng mộ của khán giả, Bá Vinh thêm 30, Hải Đăng 20 và Nam Thắng 10 điểm. Thế Trung trả lời đúng ba câu, hai lần đưa ra đáp án nhanh nhất, giành 90 điểm. Kết thúc phần thi, Hải Đăng dẫn đầu với 220 điểm, Thế Trung 200, Nam Thắng 180 và Bá Vinh 150 điểm. Sang phần Về đích , với 150 điểm đang có, Bá Vinh lựa chọn gói câu hỏi 80 điểm. Không đưa ra được câu trả lời đúng nào và bị Thế Trung giành 30 điểm từ câu hỏi đặt Ngôi sao hy vọng, Bá Vinh kết thúc phần thi với 120 điểm. Là thí sinh thi thứ hai, Nam Thắng thể hiện quyết tâm khi chọn gói câu hỏi 80 điểm. Đặt Ngôi sao hy vọng ngay câu đầu tiên và trả lời đúng, nam sinh giành thêm 40 điểm. Ở câu hỏi tiếng Anh, sau khi Nam Thắng không đưa ra được câu trả lời, Thế Trung bấm chuông nhưng do mất bình tĩnh nên nói nhầm và không được công nhận đáp án. Phần thi kết thúc, Nam Thắng có 210 điểm, vươn lên vị trí thứ hai. Sở hữu 205 điểm sau ba phần thi, Hải Đăng lựa chọn gói câu hỏi 60 điểm trong phần Về đích. Nam sinh giành thêm 10 điểm sau 3 câu hỏi. Thế Trung nhấn chuông nhưng trả lời sai, bị trừ 15 điểm, vì thế hai thí sinh cùng có 215 điểm. Bước vào phần thi Về đích với phong thái bình tĩnh, Thế Trung chọn gói câu hỏi 40 điểm - gói em chưa chọn lần nào ở các cuộc thi trước. Câu hỏi đầu tiên về loại thuốc quen thuộc chữa tiêu chảy - berberin không làm khó Thế Trung nên em có thêm 10 điểm. Bước vào câu hỏi thứ hai về đường điện Việt Nam, Thế Trung trả lời sai. Hải Đăng bấm chuông xin đưa ra đáp án nhưng không thành công. Điều này giúp Trung giữ nguyên được điểm số 225 đang có. Câu hỏi cuối cùng trị giá 20 điểm về năm sinh của Lương Thế Vinh, Thế Trung nhanh chóng đưa ra đáp án. Cả trường quay vỡ òa khi em trả lời đúng, trở thành nhà vô địch Olympia năm thứ 19. Trung chia sẻ muốn giành chiến thắng này cho người chị đã khuất. Hai chị em cùng xem Đường lên đỉnh Olympia từ nhỏ, chính chị đã truyền cảm hứng để Trung đi đến chặng cuối. Ở phía dưới hàng ghế khán giả, bố Trung bật khóc. Nhiều người khác cũng không cầm được nước mắt. Sau hai tiếng thi đấu, chung kết Olympia năm thứ 19 khép lại. Với 245 điểm, nhà vô địch Thế Trung giành học bổng du học 35.000 USD; Hải Đăng được 210 điểm, nhận phần thưởng 20 triệu đồng; Nam Thắng 200 và Bá Vinh 120 điểm cùng giành phần thưởng 10 triệu đồng.
Bứt phá trong hai phần thi cuối, Trần Thế Trung (THPT Chuyên Phan Bội Châu, Nghệ An) giành 245 điểm, trở thành nhà vô địch Đường lên đỉnh Olympia năm thứ 19.