Trận tháng 3 quý 4 là trận thi tháng cuối cùng của Đường lên đỉnh Olympia năm 23 diễn ra chiều 24/9 với bốn thí sinh tranh tài: Trần Phạm Thái Tuấn (THPT Lạng Giang số 1, Bắc Giang), Phan Thế Hiển (THPT chuyên Lê Hồng Phong, TP.HCM), Trần Đăng Khoa (THPT chuyên Tiền Giang, Tiền Giang) và Võ Nguyễn Minh Triết (THPT chuyên Lê Khiết, Quảng Ngãi).
Bước vào phần thi đầu tiên - Khởi động, thí sinh Minh Triết nhanh chóng vươn lên dẫn đầu với 75 điểm sau ba lượt câu hỏi, tiếp đến Đăng Khoa 70 điểm, Thái Tuấn 30 điểm, Thế Hiển 20 điểm.
Từ khoá cần tìm trong phần thi Vượt chướng ngại vật lần này gồm 6 chữ cái. Hàng ngang đầu tiên được lựa chọn có câu hỏi: "Đoạn bài hát sau nằm trong ca khúc nào?". Duy nhất Đăng Khoa đưa ra đáp án, nhưng không chính xác.
Hàng ngang thứ hai được lựa chọn có câu hỏi: "Theo hệ thống sắp xếp bậc phân loại sinh vật, bậc nào lớn hơn lớp và nhỏ hơn giới?". Ngay khi câu hỏi xuất hiện, Đăng Khoa liền nhấn chuông đưa ra đáp án chính xác của ẩn số cần tìm là "Du lịch" để ghi thêm 40 điểm. Điều này giúp nam sinh Tiền Giang vươn lên dẫn đầu với 110 điểm, tạo cách biệt điểm số với các thí sinh còn lại.
Phần thi Tăng tốc diễn ra gay cấn khi các thí sinh đưa ra những đáp án chính xác trong thời gian rất ngắn. Đăng Khoa và Minh Triết cùng ghi thêm 130 điểm, Thái Tuấn có thêm 100 điểm, Thế Hiển bổ sung 40 điểm.
Sau ba phần thi, Đăng Khoa vẫn dẫn đầu với 240 điểm, Minh Triết 205 điểm, Thái Tuấn 130 điểm, Thế Hiển 60 điểm.
Bước vào phần thi Về đích, Đăng Khoa là thí sinh thi đầu tiên lựa chọn ba câu hỏi 20 - 20 - 20 điểm. Nam sinh Tiền Giang bỏ lỡ cơ hội ghi điểm ở câu đầu tiên và câu thứ 2, cậu chỉ ghi điểm câu thứ hai và về vị trí với 240 điểm.
Minh Triết lựa chọn ba câu hỏi có giá trị 20 điểm. Sau hai câu đầu không có đáp án chính xác, Minh Triết ghi điểm ở câu cuối cùng để về vị trí với 225 điểm. Thế Hiển giành được quyền ở câu thứ hai, nhưng không có điểm.
Thái Tuấn có 130 điểm, lựa chọn ba câu hỏi có giá trị 20 - 20 - 30 điểm và lựa chọn Ngôi sao hy vọng câu cuối cùng. Hai cầu đầu tiên nam sinh chưa đưa ra đáp án chính xác, may mắn câu cuối trả lời đúng nâng điểm số lên 190.
Thế Hiển với 70 điểm là thí sinh cuối cùng thi về đích, lựa chọn ba câu hỏi có giá trị 20 - 30 - 20 điểm. Thế Hiển để Đăng Khoa giành điểm câu đầu tiên; ghi điểm câu thứ hai để về chỗ với 80 điểm.
Kết quả chung cuộc, Trần Đăng Khoa (THPT chuyên Tiền Giang, Tiền Giang) giành vòng nguyệt quế trận thi tháng cuối cùng của Đường lên đỉnh Olympia năm thứ 23 với 240 điểm. Đồng thời, giành tấm vé tranh tài trận thi quý 4.
Võ Nguyễn Minh Triết (THPT chuyên Lê Khiết, Quảng Ngãi) về nhì với 225 điểm. Cùng về vị trí thứ ba, Trần Phạm Thái Tuấn (THPT Lạng Giang số 1 Bắc Giang) 190 điểm và Phan Thế Hiển (THPT chuyên Lê Hồng Phong, TP.HCM) 80 điểm.
Cùng có số điểm nhì tháng cao nhất 225 điểm, Võ Nguyễn Minh Triết (THPT chuyên Lê Khiết, Quảng Ngãi) và Lê Thái An (THPT chuyên Hà Nội - Amsterdam, Hà Nội) bước vào câu hỏi phụ để phân định thí sinh giành quyền vào thi trận quý 4.
Câu hỏi loại trực tiếp như sau: "Hợp chất nào là hợp chất của lưu huỳnh là chất lỏng không màu ở nhiệt độ thường (nóng chảy ở 17 độ C, sôi ở 45 độ C); là sản phẩm trung gian để sản xuất axit sunfuric - axit có tầm quan trọng bậc nhất trong công nghiệp?" Kết quả, Minh Triết đã giành chiến thắng.
Như vậy, trận thi quý 4 sẽ có bốn thí sinh tranh tài gồm: Nguyễn Trọng Thành (THPT chuyên Trần Phú, Hải Phòng), Hoàng Ngọc Thịnh (THPT chuyên Lê Quý Đôn, Đà Nẵng), Trần Đăng Khoa (THPT chuyên Tiền Giang, Tiền Giang) và Võ Nguyễn Minh Triết (THPT chuyên Lê Khiết, Quảng Ngãi).