Ở vòng loại nội dung này, Nguyễn Huy Hoàng thi đấu ở lượt thứ 3 với các đối thủ rất mạnh đến từ Ukraine, Pháp, Italia hay Cộng hòa Séc. Mặc dù rất cố gắng nhưng Nguyễn Huy Hoàng chỉ đạt thành tích 15 phút 02 giây 35, xếp thứ 6 ở lượt bơi này, thứ 14/35 tại vòng loại và không thể giành quyền vào chung kết.

Kình ngư quê Quảng Bình đã có khởi đầu khá tốt khi anh hoàn thành 750m chỉ với 7 phút 28 giây 38, nhưng ở nửa chặng đường còn lại, Nguyễn Huy Hoàng đã rất nỗ lực nhưng vẫn không thể đạt được thành tích tốt nhất.

Như vậy với thông số 15 phút 02 giây 35, kình ngư 19 tuổi vẫn chưa thể đạt chuẩn A Olympic 2020 nội dung 1.500m tự do là 15 phút 00,99 giây. Thông số này vẫn còn kém thành tích tốt nhất của chính anh tại Asiad 2018 là 15 phút 01 giây 63.

Dù không vượt qua thành tích tốt nhất của bản thân cũng như đạt chuẩn A Olympic 2020 nhưng Nguyễn Huy Hoàng đã có phần thi đầy cố gắng, thông số 15 phút 02 giây 35 cũng giúp anh trở thành kình ngư châu Á có thành tích tốt nhất ở nội dung này.