Den nervlösa duon slutade med 471.81 poäng efter att aldrig ha tappat de två bästa och tog OS -titeln 1.23 poäng före Kina, med den ryska olympiska kommittén trea.
Det är Daleys tredje olympiska medalj, efter att han vann brons i London och Rio, men hans fjärde spel efter sin debut i Peking 2008 som 14-åring.
”Jag menar att äntligen ha den här guldmedaljen runt halsen efter så många - jag menar att jag har dykat nu i 20 år och det här är mitt fjärde olympiska spel och massor av människor skulle förmodligen ha räknat mig från detta OS som äldre person men jag är i den bästa formen fysiskt och psykiskt, säger Daley, 27, till BBC.
I samma ögonblick som Tom Daley och Matty Lee insåg att de hade vunnit OS -guld! 🥇🇬🇧https://t.co/QL917cmMqO #bbcolympics #tokyo2020 pic.twitter.com/UKbWnG4ZOe
- BBC Sport (@BBCSport) Juli 26, 2021
”Med stödet av Matty som kommer in i denna tävling och det sätt som vi har förberett, tror jag att vi just haft den ostoppbara mentaliteten i år och det här är första året som jag någonsin har kunnat tänka så - att det är vi som ska slå.
Källa: scotsman.com