Ánh Nguyệt cùng 63 đối thủ khác bước vào vòng đấu phân hạng để xác định các thứ hạng cho vòng loại trực tiếp. Ở vòng đấu phân hạng, mỗi VĐV bắn 72 mũi, được chia thành 12 lượt bắn, mỗi lượt 6 mũi. Kết quả chung cuộc sẽ được phân định để xếp hạng từ 1 đến 64. Từ đó, các cặp đấu xác định khi VĐV có điểm số cao nhất đối đầu VĐV có điểm số thấp nhất tại vòng loại trực tiếp 1/32. VĐV xếp thứ 2 gặp thứ 63...

Ở hai lượt bắn đầu tiên, Ánh Nguyệt xếp thứ 35 với 107 điểm. Cô 1 lần bắn trúng hồng tâm. Bước sang lượt thứ 3, cung thủ quê Hưng Yên có sự bứt phá ngoạn mục. Cô tích lũy 58 điểm, nâng tổng điểm lên 165 và xếp thứ 21. 

Dù vậy, ba lượt cuối của hiệp 1, Ánh Nguyệt không có điểm số tốt. Ở lượt bắn thứ 4, cô chỉ bắn 1 mũi 10 điểm và có 1 mũi 8, 1 mũi 7 điểm; tụt hạng xuống 36 với 217 điểm. Lượt thứ 5 chỉ có 50 điểm, tụt sâu xuống thứ 47 với 267 điểm. Khép lại hiệp 1 với 6 mũi lượt thứ 6, Ánh Nguyệt tích lũy thêm 54 điểm, xếp hạng 46 với 321 điểm.

Sau 6 lượt bắn đầu tiên, các cung thủ bước vào thời gian nghỉ. Đây là quãng thời gian quý báu giúp Ánh Nguyệt lấy lại trạng thái tinh thần tốt nhất. Cô khởi đầu hiệp 2 với 56 điểm, nhích lên 3 bậc. Nữ cung thủ sinh năm 2001 có sự ổn định hơn ở 5 lượt cuối khi điểm số từ 53-56. Khép lại nội dung thi đấu này, Ánh Nguyệt xếp hạng 37 với 648 điểm. 

Với vị trí thứ 37, Ánh Nguyệt sẽ gặp Fallah Mobina (Iran) ở vòng 1/32. Vòng đấu loại trực tiếp sẽ diễn ra vào ngày 30/7.

Tại Olympic 2021, trong lần đầu tiên tham dự, Ánh Nguyệt suýt gây bất ngờ. Tại vòng đấu phân hạng, cô xếp thứ 49 với 628 điểm. Vị thứ này đưa cô chạm trán Reo Hayakawa (thứ 16) ở vòng 1/32. Có nhiều thời điểm, Ánh Nguyệt dẫn điểm, cầm chắc chiến thắng trong tay. Thế nhưng, cô bị đối thủ gỡ hòa để bước vào loạt bắn shoot-out. Tại đây, nữ cung thủ quê Hưng Yên thất bại đáng tiếc với điểm số 5-6.