十五运会闭幕式晚上在深圳举行，中共中央政治局常委、全国政协主席王沪宁在仪式上宣布今届全运会闭幕过后，开始文艺展演，主题为「星辰大海」。

表演融合科技元素，其中开场时有机械人跳广播体操，中段亦有表演者与机械狗、机械臂等共舞，展现深圳作为「创新之城」的活力，亦有滑板和小轮车及话剧表演。舞台以液态画布，呈现深圳的发展，及后整个舞台沉至水中，花样游泳运动员在水中表演，龙舟健儿形成方阵在水面起舞。整个闭幕式历时约1小时15分钟，标志着今届全运会正式落幕。