Der Schwimmwettkampf über 400 Meter Freistil der Frauen bei den Olympischen Spielen 2024 in Paris wurde am 27. Juli 2024 in der Paris La Défense Arena ausgetragen. Titelverteidigerin war die Australierin Ariarne Titmus, die in Tokio in einer Zeit von 3:56,69 Minuten gewann und auch über 200 Meter Freistil triumphierte.
Als Olympische Normzeit (OQT) wurde eine Zeit von 4:07,90 Minuten festgelegt. Athletinnen die diese Zeit im Qualifikationszeitraum (1. März 2023 bis 23. Juni 2024) erreichten, durften an den Start gehen. Die Anzahl der Athletinnen war auf maximal zwei pro NOK beschränkt. Darüber hinaus wurden weitere Plätze an Schwimmerinnen vergeben, die die Olympische Basiszeit (OCT) von 4:09,14 Minuten geschwommen waren (maximal eine Schwimmerin pro NOK). Über Universalstartplätze bestand eine weitere Chance für die Teilnahme, auch für Athletinnen die keine der beiden Normzeiten schwimmen konnten.