Les fédérations affiliées à la FINA participent par le biais de leur équipe féminines aux épreuves de qualification. Neuf équipes rejoignent ainsi la France, nation hôte de la compétition, pour s'affronter lors du tournoi final.
Les dix équipes qualifiées sont réparties en deux groupes de cinq. Chaque équipe marque deux points en cas de victoire, un point en cas de match nul et zéro point en cas de défaite.
Pour départager les équipes à la fin des matchs de poule, en cas d'égalité de points, le CIO a décidé d'appliquer les critères de la FINA. Les équipes sont départagées suivant les critères suivants (dans l'ordre) :
Chaque Comité national olympique peut engager une seule équipe dans la compétition. Les épreuves qualificatives du tournoi féminin de water-polo des Jeux olympiques se déroulent d' à . En tant que pays hôte, la France est qualifiée d'office, tandis que les autres équipes passent par différents modes de qualifications mondiales et continentales[3].
Sur les neuf places restantes, deux sont attribuées à la suite des vingtième Championnats du monde, qui se sont déroulés à Fukuoka, au Japon, en juillet 2023. Les deux confédérations nationales les mieux classées lors de cet événement se voient chacune octroyer une place de quota pour leur Comité national olympique respectif[3]. À cet égard, les Pays-Bas et Espagne, respectivement vainqueur et finaliste de cette compétition, bénéficient de ces quotas[4].
Quatre autres places sont attribuées via des tournois de qualification continentaux concernant les Amériques, l'Asie, l'Europe et l'Océanie. La sélection la mieux classée dans chaque tournoi continental obtient une place de quota. Si l'équipe est déjà qualifié, la place est attribuée à la nation suivante la mieux classée[3]. Ainsi, les places sont donc allouées aux équipes de Chine[5], des États-Unis[6] et d'Australie[7], respectivement vainqueurs de leur compétition qualificative, et à la Grèce qui a décroché la médaille de bronze lors des Championnats d'Europe derrière les Pays-Bas et l'Espagne, déjà qualifiés[8].
Deux places supplémentaires sont attribuées lors des Championnats du monde 2024 aux deux confédérations nationales les mieux classées n'étant pas encore qualifiées pour le tournoi olympique[3]. Respectivement finaliste et septième de la compétition, la Hongrie et l'Italie décrochent leur quota. Enfin la dernière place qualificative est attribuée à la meilleure sélection africaine de ces Championnats du monde, à savoir l'Afrique du Sud. Cependant, malgré cette qualification, le Comité olympique sud-africain annonce renoncer au quota acquis en raison de restrictions financières et de difficultés logistiques. Par conséquent, la place de quota est réattribuée à l'équipe du Canada qui a terminé huitième des mondiaux[9].
Avant le tirage au sort, les nations qualifiées ont été réparties dans des pots selon leur mode de qualification. En tête du pot 1 figuraient l'Espagne et les Pays-Bas, les premières équipes à s'être qualifiées. L'Australie et la Grèce, ayant décroché leur qualification grâce à leurs performances lors des compétitions continentales en Océanie et en Europe, ont été placées dans le pot 2. Le pot 3 a accueilli la Hongrie et l'Italie, tandis que le pot 4 a été assigné à la Chine et aux États-Unis. Enfin, l'équipe de France, qualifiée d'office en tant que nation hôte, et le Canada, repêché à la suite du désistement de l'Afrique du Sud, ont été intégrés au pot 5[12].
Le président de World Aquatics, Husain Al-Musallam, a réagit au tirage au sort en faisant part de son impatience pour « ce qui sera une célébration mondiale du sport, avec des fans qui rempliront les tribunes ou qui suivront à travers le monde les meilleures équipes de water-polo au monde »[10].