Bieg na 400 metrów kobiet podczas XVIII Letnich Igrzysk Olimpijskich w Tokio rozegrano 15 (eliminacje), 16 (półfinały) i 17 października (finał) 1964 na Stadionie Olimpijskim w Tokio. Konkurencja ta została rozegrana po raz pierwszy na igrzyskach olimpijskich. Zwyciężczynią została Australijka Betty Cuthbert, która była złotą medalistką biegów na 100 metrów i na 200 metrów oraz sztafety 4 × 100 metrów na igrzyskach olimpijskich w 1956 w Melbourne.
Rekordy zawodniczkanarodowośćczasdatamiejsceRekord świataSin Kim-dan51,9Pjongjang right|240px|thumb|Betty Cuthbert right|240px|thumb|Ann Packer
Wyniki Poz. - pozycja – rekord świata | – rekord krajowy | – rekord życiowy | = – wyrównany rekord życiowy | – najlepszy wynik w sezonie | = – wyrównany najlepszy wynik w sezonie | – rekord olimpijskiFn – falstart | – nie ukończyła | – nie wystartowała | – zdyskwalifikowana
Eliminacje Rozegrano trzy biegi eliminacyjnych.