在8月9日进行的奥运男篮半决赛中，美国队与塞尔维亚展开激烈对决。比赛一开场，库里状态神勇，仅用3分钟便砍下14分，然而塞尔维亚队凭借全面开花的表现迅速回击。第二节，塞尔维亚外线手感火热，连续三分命中，将领先优势扩大至17分。美国队不甘示弱，内外线配合紧密，努力缩小差距，詹姆斯先是助攻库里命中三分，随后自己也贡献了一个2+1，但上半场结束时，美国队仍以43-54落后11分。

进入下半场，双方围绕双位数分差展开拉锯战，库里与霍勒迪的连续三分球为美国队增添火力。进入末节，塞尔维亚的命中率显著下降，美国队抓住机会，通过防守反击逐步缩小分差。恩比德关键时刻连拿5分，带领球队打出7-0的攻击波，成功扳平比分，比赛进入白热化阶段。紧要关头，詹姆斯与库里联手贡献关键7分，实现反超。塞尔维亚未能有效回应，最终美国男篮完成了17分的大逆转，成功晋级决赛。