十五運會閉幕式晚上在深圳舉行，中共中央政治局常委、全國政協主席王滬寧在儀式上宣布今屆全運會閉幕過後，開始文藝展演，主題為「星辰大海」。

表演融合科技元素，其中開場時有機械人跳廣播體操，中段亦有表演者與機械狗、機械臂等共舞，展現深圳作為「創新之城」的活力，亦有滑板和小輪車及話劇表演。舞台以液態畫布，呈現深圳的發展，及後整個舞台沉至水中，花樣游泳運動員在水中表演，龍舟健兒形成方陣在水面起舞。整個閉幕式歷時約1小時15分鐘，標誌著今屆全運會正式落幕。