400 m stylem dowolnym kobiet – jedna z konkurencji pływackich rozgrywanych podczas XVIII Igrzysk Olimpijskich w Tokio. Eliminacje odbyły się 17 października, a finał 18 października 1964 roku.
Podium w tej konkurencji zdominowały Amerykanki. Mistrzynią olimpijską została Ginny Duenkel, która ustanowiła nowy rekord olimpijski (4:43,3). Srebrny medal zdobyła rekordzistka świata na tym dystansie Marylin Ramenofsky (4:44,6). Brąz, z czasem 4:47,2, wywalczyła Terri Stickles, wyprzedziwszy o 0,4 s Australijkę Dawn Fraser (4:47,6).
Dzień wcześniej, w trakcie eliminacji, rekord olimpijski pobiły kolejno Ginny Duenkel (4:48,6) i Marylin Ramenofsky (4:47,7).
Rekordy Przed zawodami rekord świata i rekord olimpijski wyglądały następująco: RekordZawodniczkaCzasMiejsceDataRekord świata Marilyn Ramenofsky 4:39,5 Nowy Jork 31 sierpnia 1964 Rekord olimpijski Chris von Saltza 4:50,6 Rzym 1 września 1960
W trakcie zawodów ustanowiono następujące rekordy: DataEtap konkurencjiZawodnikCzasRekord 17 października wyścig eliminacyjny 1 Ginny Duenkel 4:48,6 17 października wyścig eliminacyjny 4 Marylin Ramenofsky 4:47,7 18 października finał Ginny Duenkel 4:43,3