Duety kobiet były jedną z dwóch konkurencji w pływaniu sychronicznym jakie rozegrano podczas XXVII Letnich Igrzysk Olimpijskich w Sydney. Konkurencja została rozegrana w Sydney International Aquatic Centre w dniach 24-26 września. Do rywalizacji przystąpiły 24 duety. W eliminacjach każdy z duetów wykonał w program techniczny oraz program dowolny. Na końcowy wynik składało się 35% oceny uzyskanej za program techniczny oraz 65% oceny za program dowolny. Do finału zakwalifikowało się 12 najlepszych duetów.
W finale każdy z duetów wykonał program dowolny. Na ostateczny wynik składało się 65% oceny uzyskanej za program dowolny w finale oraz 35% oceny za program techniczny z eliminacji.
Wyniki Eliminacje PozycjaKrajZawodniczkiRunda technicznaRudna dowolnaŁącznie1. Olga Brusnikina, Marija Kisielowa98,80099,20099,0602. Miya Tachibana, Miho Takeda98,00098,40098,2603. Virginie Dedieu, Myriam Lignot97,13397,06797,0914. Anna Kozlova, Tuesday Middaugh96,60096,80096,7305. Claire Carver-Dias, Fanny Létourneau96,20096,46796,3746. Maurizia Cecconi, Alessia Lucchini94,86795,00094,9537. Li Min, Li Yuanyuan95,00094,80094,8708. Gemma Mengual, Paola Tirados94,00093,73393,8269. Erika Leal Ramírez, Lilián Leal92,93392,60092,71710. Jang Yun-gyeong, Yu Na-mi92,00092,20092,13011. Madeleine Perk, Belinda Schmid91,86792,20092,08312.