Medleydamerna kunde inte utmana om medalj i OS-finalen.
Det blev en sjundeplats med tiden 3.56,92 för Hanna Rosvall, Sophie Hansson, Louise Hansson och Sarah Sjöström.
USA tog guldet på världsrekordtiden 3.49,63 och utklassade tvåan Australien och trean Kina.
Sverige var nästan fyra sekunder från en bronsplats.
– Vi är en bit efter, men vi gör vårt bästa och vi simmar i en final som är den snabbaste i världshistorien och att lilla Sverige kan vara med och slåss där är jättehäftigt, säger Sophie Hansson.
Sverige tog VM-silver i februari i Qatar, men då saknade de främsta lagen många av sina mest namnkunniga simmare.
I OS i Tokyo blev Sverige femma.
Kina vann herrarnas 4x100 meter medley före USA och Frankrike.