Suomen olympiajoukkue koostui 70 urheilijasta, joista 40 oli miehiä ja 30 naisia. Nuorin suomalainen olympiaurheilija näissä kisoissa oli uimariHanna-Maria Seppälä, joka oli kilpaillessaan 15 vuoden ja 282 päivän ikäinen ollen samalla kaikkien aikojen nuorin suomalainen olympiaurheilija. Seppälän ennätys meni rikki, kun Noora Laukkanen, uimari hänkin, osallistui Pekingin kesäolympialaisiin 2008 15 vuoden ja 192 päivän ikäisenä. Vanhin suomalainen urheilija Sydneyssä taasen oli ampujaMaarit Lepomäki, jolle ikää oli kilpaillessa kertynyt 43 vuotta ja 281 päivää.[1] Avajaisissa Suomen joukkueen lipunkantajana toimi moukarinheittäjä Olli-Pekka Karjalainen.
Suomen ampujista Juha Hirvi ampui miesten 50 metrin pienoiskivääritäysottelun peruskilpailussa tuloksen 1 171, jolla hän sijoittui peruskilpailun neljänneksi. Finaalissa Hirven tulos oli jaetusti koko finaalikahdeksikon paras 99,5, ja mitalistit määrittäneissä yhteistuloksissa Hirvi sijoittui olympiahopealle. Pasi Wedman oli miesten 10 m olympiakiväärissä neljäs.
Miesten yksilökilpailun sijoituskierroksella Aulio oli 53:s ja Lipponen 36:s. Molemmat suomalaiset hävisivät ensimmäisellä kierroksella, Aulio Alankomaiden Wietse van Altenille 163-160 ja Lipponen saman maan Fred van Zutphenille samoin 161-155. Van Alten selviytyi aina olympiapronssille asti.
Naisten yksilökilpailussa Suutari oli sijoituskierroksen 58:s. Hän hävisi ensimmäisellä kierroksella Pohjois-Korean Choe Ok-Silille 161-149.
Katajisto ja Asell hävisivät molemmat alkulohko-ottelunsa ja putosivat jatkosta. Lappalainen voitti yhden ja hävisi yhden alkulohko-ottelun sijoittuen lohkossaan toiseksi, mikä ei riittänyt jatkoon.
Marko Yli-Hannuksela voitti alkulohkossa molemmat ottelunsa ja selvisi lohkovoittajana jatkoon. Puolivälierässä ilmajokelainen nujersi korealaisvastustajansa Kim Jin-Soon pistein 0–3, mutta välierässä vastaan asettunut Venäjän Murat Kardanov vei voiton pistein 0–4. Pronssiottelussa Yli-Hannuksela voitti ukrainalaisen David Manukyanin pistein 4–2, ja palkittiin pronssimitalilla.
Edellisissä kesäolympialaisissa Suomea kuulantyönnössä edustanut Lundahl ei saanut kilpailussa ollenkaan tulosta epäonnistuttuaan kolmesti tempauksen avauspainoissaan 102,5 kg.
49er-luokan voittaneet Johanson ja Järvi sinetöivät voittonsa jo ennen viimeistä lähtöä, ja näin ollen heidät palkittiin kaikkien aikojen ensimmäisinä tämän venetyypin olympiavoittajina. Purjehduskulta oli Suomelle kaikkien aikojen toinen: vain Esko Rechardt oli aiemmin kyennyt olympiavoittoon vuonna 1980.[2] Eroa brittien hopeamiehistöön jäi viisi nettopistettä.
E-jollissa Sari Multala purjehti viidenneksi jääden kymmenen nettopistettä pronssimitalistista.
Ratapyöräilyssä Mira Kasslin oli naisten eräajon sijoituskierroksen 12:s eli viimeinen, ja sai näin ensimmäisellä kierroksella vastaansa Ranskan Félicia Ballanger´n, joka voitti Sydneyssä jo toisen tämän lajin olympiakultansa. Seuraavaksi Kasslin polki sijoista 9–12: hänen onnistui voittaa kiinalaispyöräilijä, jolloin hänen lopullinen sijoituksensa oli viimeistä edellinen eli 11:s. Naisten 500 metrin aika-ajossa Kasslin jäi viimeiseksi.
Naisten maantiepyöräilyssä poljettiin 119,7 km pitkällä reitillä. Pia Sundstedtilla oli jalkavaivoja, mistä syystä hän joutui kilpailun aikanakin ottamaan särkylääkkeitä. Tästä huolimatta hän ajoi aktiivisesti yrittäen pariin kertaan jopa irtiottoa, mutta molemmat yritykset ajettiin kiinni. Kilpailu päättyi joukkokiriin, jossa voiton vei Alankomaiden Leontien Zijlaard-van Moorsel. Sundstedt saapui maaliin samalla ajalla voittajan kanssa.
Kouluratsastuksessa Ehrnrooth ja Svanborg putosivat ensimmäisen kierroksen jälkeen, kun toiselle kierrokselle selviytyi 25 parasta ratsukkoa. Piia Pantsu oli hevosensa Uppercutin kanssa kouluratsastuskokeen jälkeen jaetulla 22. sijalla, mutta ratsukko hylättiin kestävyyskokeessa.
Suomalaissulkapalloilijat arvottiin suoraan toiselle kierrokselle, jolla molemmat kärsivät tappion: Aalto hävisi Malesian Wong Choong Hannille erin 15–5, 15–12, ja Weckströmin voitti erin 11–8, 11–2 Japanin Kanako Yonekura.
Koskinen voitti ensimmäisellä kierroksella Espanjan Elena Benitezin 0–7 mutta hävisi olympiakultaa voittaneelle Etelä-Korean Lee Sun-Heelle puolivälierissä pistein 5–1. Koskinen selviytyi keräilyeriin mutta hävisi lopulta neljänneksi sijoittuneelle Yhdistyneen kuningaskunnan Sarah Stevensonille 7–4.
Liukkonen hävisi yli 67-kiloisissa avauskierroksella Kanadan Dominique Bosshartille pistein 4–5. Bosshart voitti lopulta olympiapronssia.
Uimahyppyjen karsinnassa piti suorittaa kuusi hyppyä. Suomen hyppääjät eivät selviytyneet 16 parhaan hyppääjän välieriin: Piekkanen pääsi suomalaisista lähimmäksi jääden välieräpaikasta 3,6 pistettä. Kolmannella hypyllään hän oli kierroksen kahdeksanneksi paras, ensimmäisellään jaetusti kymmenenneksi ja neljännellään 12:nneksi paras. Piekkasen viides hyppy epäonnistui, ja hän oli sillä vasta kierroksen 46:s. Puhakan parhaaksi suoritukseksi näissä kisoissa jäi hänen toisen kierroksen hyppynsä, jolla hän oli kierroksen 19:s.
Miesten 400 metrin sekauinnissa Jani Sievinen ui alku- ja välierissä viidenneksi nopeiten. Finaalin ensimmäisessä käännöksessä Sievisen uimalasit valuivat tämän suun eteen, jolloin hän joutui siirtämään ne leukansa alle. Tämä verotti Sievisen aikaa, ja hän jäi finaalin viimeiseksi. Muista suomalaisista Jarno Pihlava oli miesten 100 metrin rintauinnissa 11:s ja Jere Hård miesten 100 metrin perhosuinnissa 15:s. Vasta 15-vuotias Hanna-Maria Seppälä ui naisten 100 metrin vapaauinnissa 18:nneksi.
Lautala oli jokaisella välineellä 23:s. Hän esiintyi arkailematta, mutta horjahti pallo-ohjelmansa piruetissa, ja nauhaohjelmassa nauha lipsahti hänen kädestään. Lopputuloksissa Lautala oli 24 osallistujan joukossa toiseksi viimeinen. Hän päätti urheilu-uransa tähän kilpailuun.[3]
Miesten kuulantyönnön karsinnassa Arsi Harju työnsi oman ennätyksensä ja urheilu-uransa pisimmän kilpailutyönnön 21,39 metriä. Loppukilpailussa Harju pukkasi kymmenen senttiä vähemmän, mikä riitti yhdysvaltalaiskaksikon Adam Nelson ja John Godina päihittämiseen. Harjun olympiakulta oli Suomelle ensimmäinen miesten kuulantyönnön olympiavoitto sitten Ville Pörhölänvuoden 1920 kultamitalin. Edellisestä kuulamitalistakin (Sulo Bärlundin hopeasta Berliinissä 1936) oli ehtinyt kulua jo 64 vuotta.
50 km kävelyssä Valentin Kononen hylättiin viimeisessä arvokilpailussaan 40 km rajapyykin jälkeen. Keskeytyshetkellä Kononen oli kilpailussa neljäntenä.