Com uma delegação composta por 205 atletas, sendo 111 homens e 94 mulheres, o Brasil voltou de Sydney com seu segundo melhor desempenho olímpico até então. Foram seis medalhas de prata e seis de bronze.
O país competiu em 23 esportes: atletismo, basquete, boxe, canoagem, ciclismo, esgrima, natação, natação sincronizada, saltos ornamentais, futebol, ginástica - artística e rítmica -, handebol, hipismo, judô, levantamento de peso, remo, taekwondo, tênis, tênis de mesa, triatlo, vela, voleibol e vôlei de praia.
No vôlei de praia, o Brasil conquistou três medalhas, duas de prata, com Ricardo e Zé Marco no masculino e Adriana Behar e Shelda no feminino, e uma de bronze, com a dupla formada por Adriana Samuel e Sandra Pires.
O judô deu duas pratas ao Brasil. Os medalhistas foram Tiago Camilo, peso leve (-73kg), e Carlos Honorato, peso médio (-90kg).
O Brasil ainda ocupou a segunda colocação no revezamento 4x100m masculino (André Domingos, Claudinei Quirino, Edson Luciano Ribeiro, Vicente Lenilson), e na classe laser da vela com Robert Scheidt.
As demais medalhas de bronze foram do time feminino de basquete, com Hortência, Paula, Janeth e cia; do hipismo, no salto por equipes (Alvaro Affonso de Miranda Neto - Doda, André Johannpeter, Luiz Felipe Azevedo, Rodrigo Pessoa); da natação, no revezamento 4x100m livre masculino (Carlos Jayme, Edvaldo Valério, Fernando Scherer, o Xuxa, Gustavo Borges); da vela, com Marcelo Ferreira e Torben Grael na classe star; e do vôlei, com a Seleção Brasileira Feminina, dirigida por Bernardinho.
Mesmo sem medalhas, a ginástica conseguiu feitos. Daniele Hypólito terminou na 20ª posição geral, melhor resultado da história para o Brasil na ginástica artística até a participação em Sydney. Já a equipe de ginástica rítmica foi à final e encerrou os Jogos na oitava posição.
Os destaques internacionais dos Jogos foram o australiano Ian Thorpe e a holandesa Inge de Bruijn, com três ouros na natação; e a alemã Birgit Fischer, com duas medalhas de ouro na canoagem.