美国和俄罗斯是本届赛会田径比赛的最大赢家，分别获得了8枚和6枚金牌。美国的金牌主要来自男子项目和短跑项目。在引人注目的男子100米比赛中，三名进入决赛的美国运动员均跑进了前四名，而且成绩都在9秒90以内，其中夺冠的朱斯汀·加特林成绩为9秒85。在八位选手旗鼓相当的决赛中，有五名选手跑进10秒以内，前四名成绩均在9秒90以内，这在历届奥运会的百米决赛中还是首次。在近年来国际田坛屡受兴奋剂丑闻困扰的背景下，这样高水平的百米角逐颇令人眼前为之一亮。

与美国相反，俄罗斯获得的田径金牌则大多来自女子项目和田赛项目，由女选手获得的金牌多达5枚。叶莲娜·伊辛巴耶娃和斯维特兰娜·费奥法诺娃包揽了女子撑杆跳高项目的金牌和银牌。塔吉扬娜·列别杰娃不仅获得了自己主项女子跳远的金牌，还获得了三级跳远项目的铜牌。

波兰36岁的老将罗伯特·科热尼奥夫斯基续写着传奇，连续第三次夺取男子50公里竞走的冠军。而在他之前，奥运会历史上甚至没有一人能连续两届获得这个项目的冠军。多米尼加共和国的菲利克斯·桑切斯在男子400米栏比赛中获胜，为本国夺取了历史上的第一枚奥运会金牌。他的胜利使多米尼加全国为之欢腾。巴哈马选手托尼克·威廉姆斯-达灵在女子400米比赛中击败墨西哥的埃娜·格瓦拉，夺取了本国在奥运会上的第一个个人项目冠军。同样是在田径比赛中，喀麦隆运动员也实现了突破，弗朗索瓦·埃托内-姆邦戈在女子三级跳远比赛中夺冠，不仅成为第一位夺取奥运会金牌的喀麦隆女选手，也为本国首次获得了奥运会个人项目的金牌。

本届奥运会的头号明星无疑是美国游泳选手迈克尔·菲尔普斯，他一人独得6块金牌和2块铜牌。这位19岁的小将假如能在2008年奥运会上再获得 4枚奖牌，将成为奥运会历史上夺取游泳项目奖牌最多的运动员。另一位美国游泳选手娜塔莉·考夫林则以5枚奖牌（其中2枚金牌）的成绩成为获奖牌最多的女运动员。

本届奥运会的游泳比赛再次呈现出2000年奥运会时美国和澳大利亚两国对峙的格局，两国共夺走了全部32个单项中六成的金牌，双方分别获得了12枚和7枚金牌。

澳大利亚游泳项目的领军人物伊安·索普本届不仅卫冕了男子400米自由泳的冠军，而且又获得了200米自由泳的冠军。日本的北岛康介上届在男子100米和200米蛙泳中，两度战胜世界纪录保持者美国的布伦丹·汉森，包揽这两个项目的金牌，成为当之无愧的世界“蛙王”。

非洲选手也在本次游泳比赛中异军突起，南非队在男子4×100米自由泳接力比赛中爆出冷门，力克荷兰、美国等诸路劲旅，夺得了非洲历史上第一枚男子游泳项目的奥运会金牌。津巴布韦女选手克尔斯蒂·考文特里在女子100米仰泳比赛中夺冠，这枚金牌不仅是津巴布韦运动员自1980年莫斯科奥运会以来首次获得的奥运会金牌，也是该国历史上首次获得奥运会游泳奖牌和第一枚个人项目的金牌。