纵观中国代表团在本届盛会上的表现，虽然在个别项目上表现不尽如人意，但还是取得了巨大的成功：在田径、游泳和水上三个奖牌大项中，历史性地同时获得了单项冠军。其中田径男子短距离跨栏项目更是实现了飞跃性的突破。这些都为未来在这三个大项中取得更大、更全面的突破打响了前哨战；传统优势项目跳水、射击、举重，以及弱势项目田径的夺金数量都达到了历史最高，其中射击在几个以往实力比较弱的单项上也取得了长足进步；网球、摔跤、皮划艇首次夺取了奥运会金牌，皮划艇更是突破性地有6项闯入决赛；女子排球在时隔20年后重新问鼎；击剑项目虽未获金牌，但奖牌数和夺奖面都比往届有了增加；自行车历史性地首次获得了银牌；拳击和蹦床都首次取得了奖牌。射箭、帆船都重新获得了奖牌。女子曲棍球虽未能实现赛前制定的冲击奖牌的目标，但也取得了历史最好的第四名。

　　与以上项目的进步相比，一些传统强项却在本届比赛中遭到了有力的挑战，其中尤以体操、羽毛球、乒乓球和女子足球等项目最为明显。如何应对世界各队的挑战，继续保持这些优势项目的世界领先地位，是摆在四年后奥运会东道主中国体育界面前的重要课题。

　　由于中国、澳大利亚和日本等国家的冲击，往届美国、俄罗斯、德国世界三强称霸的格局已在本届上出现了显著变化。以往许多被这三家夺得的奖牌现在已越来越多地流入了包括中国在内的其他许多代表团囊中。而中国冲击世界第一集团的趋势早在四年前的悉尼奥运会上便已突显出来，本届则更加明显。虽然本届奥运会前，中国代表团一直保持了低调，目标只是争取排在第二集团前列，但通过赛场上的竞争，上届已经进入金牌数和奖牌数三甲行列的中国本届又进一步，不仅超过了以往三强中的俄罗斯和德国，而且大踏步地迫近了世界体坛第一强国美国。

　　中华台北选手也在本届奥运会上取得了历史性的突破，在跆拳道比赛开赛的第一天，陈诗欣在女子负49公斤级，朱木炎在男子负58公斤级中就先后奏凯，二人包揽了当天产生的全部两枚跆拳道金牌，并为中华台北首次夺取了奥运会金牌。

　　其他：

　　2004年雅典奥运会的吉祥物费沃斯和雅典娜是一对兄妹，吉祥物的创意来自古希腊的一种玩具形象。这种数千年前的玩具是在希腊的一座历史遗迹中发现的。尽管两个吉祥物诞生于现代，但他们的名字则都来源于古希腊传说中的人物。其中费沃斯是光明和音乐之神，通常也被称为是太阳神；雅典娜则是智慧女神和雅典城的守护神。费沃斯和雅典娜一起，象征着希腊的历史和现代奥运会的结合。

　　本届奥运会的会徽是由一支橄榄枝弯曲成的类似花环形状的图案，这一图案来源于古希腊奥运会。在古代奥运会上，橄榄花环是颁发给冠军的奖品。橄榄树还是雅典市的市树。而会徽所使用的蓝、白两种颜色在拥有蓝色大海、白色建筑的希腊是最常见的颜色。这两种颜色也是希腊国旗的颜色。

　　闭幕式：在8月29日的闭幕式上，国际奥委会主席雅克·罗格向希腊人民宣告：“你们胜利了。你们因出色地应对各种挑战，举办了一届成功的奥运会而赢得了胜利。这是一届难忘的、梦幻般的运动会”。

　　随后，大会进行了会旗交接仪式，奥林匹克五环旗由雅典传给了下届奥运会的主办城市——中国的北京。