Na het winnen van goud op de Copocabana waren alle ogen op Weertman gericht bij het openwaterzwemmen in Tokio. Weertman wilde graag opnieuw de gouden medaille halen.

Om aan de warme omstandigheden in Tokio gewend te raken, werden er trainingskampen georganiseerd in Thailand en Singapore, waar het water ongeveer net zo warm en de lucht ongeveer net zo vochtig is als in Tokio. Omdat deze kampen door de corona-pandemie niet door konden gaan, ging Weertman naar het warme, maar droge Curaçao om te trainen. Ook oefende hij samen met anderen in een zwembad vol met skippyballen waar snel langs moest worden gezwommen. In de laatste maand voor de Olympische Spelen oefende hij veel in het zwembad in zijn tuin, die een jetstream had en de mogelijkheid om de temperatuur van het water te verhogen naar 30 graden.

Weertman eindigde in Japan op een teleurstellende zevende plaats. De Duitser Florian Wellbrock begon aan kop en wist verassend genoeg de gehele race zijn ruime voorsprong te behouden, hij ging er vandoor met het goud. Weertman concludeerde na de race dat er weinig mankeerde aan zijn plan, maar dat de race anders verliep dan hij verwacht had. Weertman had het plan om na de eerste helft van de race sneller te gaan zwemmen, maar doordat de Duitser al zo ver voor lag, was het lastig om met deze tactiek de wedstrijd te winnen.