Em Moscou, o Brasil foi representado por sua maior delegação até então. Foram 109 atletas, sendo 94 homens e 15 mulheres. Eles participaram de 14 modalidades: atletismo, basquete, boxe, ciclismo, natação, saltos ornamentais, ginástica artística, judô, levantamento de peso, remo, tiro com arco, tiro esportivo, vela e vôlei.



Na então União Soviética, o Brasil bateu o seu recorde de medalhas: duas de ouro no iatismo e duas de bronze, uma no salto triplo e outra na natação. A marca foi superada em Los Angeles, em 1984.

As medalhas de ouro foram conquistadas no iatismo por Alexandre Welter e Lars Sigurd Björkström, na classe tornado, e Marcos Pinto Rizzo Soares e Eduardo Henrique Penido, na classe 470. A equipe do Brasil alcançou o primeiro lugar na modalidade de vela.

O bronze na natação foi conquistado nos 4x200m livre, com Djan Madruga, Marcus Laborne Mattioli, Cyro Marques Delgado e Jorge Luiz Leite Fernandes. O tempo foi de tempo 7min29s30.

No salto triplo, o dono do bronze foi João Carlos de Oliveira, o João do Pulo, com a marca de 17,22m. Essa foi a segunda medalha de bronze da carreira do atleta em Olimpíadas. Em 1976, ele saltou 16,90 e ficou em terceiro.

Outros bons desempenhos do Brasil foram no atletismo, com um quarto lugar de Agberto Guimarães nos 800m rasos, e um quinto lugar da equipe de 4x400m, formada por Paulo Roberto Correia, Antônio Dias Ferreira, Geraldo José Pegado e Agberto. Em esportes coletivos, o Brasil foi quinto no basquete masculino e no vôlei masculino.

Por terem sido realizados durante a Guerra Fria, os Jogos Olímpicos de Moscou sofreram boicote dos Estados Unidos e de outros países. O maior destaque da Olimpíada foi o soviético Aleksandr Dityatin, que conquistou pódios em todas as provas da ginástica artística e se tornou o único atleta, até então, a conquistar oito medalhas em uma única edição dos Jogos (três ouros, quatro pratas e um bronze). Em 2004, o nadador norte-americano Michael Phelps igualou a marca, com seis ouros e dois bronzes.