ประเทศไทยส่งนักกีฬาเข้าร่วมแข่งขันกีฬาโอลิมปิกครั้งแรก ในการแข่งขันครั้งที่ 15 ณ กรุงเฮลซิงกิ ประเทศฟินแลนด์ ระหว่างวันที่ 19 กรกฎาคม — 3 สิงหาคม ค.ศ. 1952 (พ.ศ. 2495) และได้เข้าร่วมแข่งขันเรื่อยมาจนถึงปัจจุบัน ยกเว้น การแข่งขันครั้งที่ 22 ณ กรุงมอสโก สหภาพโซเวียต (ประเทศรัสเซียในปัจจุบัน) เมื่อปี ค.ศ. 1980 (พ.ศ. 2523) เพราะปัญหาการเมืองระหว่างประเทศ ที่ไทยผูกพันกับสหรัฐอเมริกา จึงร่วมกันคว่ำบาตร (Boycott) สหภาพโซเวียต ชาติมหาอำนาจของค่ายคอมมิวนิสต์ ทำให้กองทัพนักกีฬาไทยงดเว้นไม่เข้าร่วมแข่งขันในครั้งนั้น
สมรักษ์ คำสิงห์ ได้สร้างตำนานเป็นคนไทยคนแรกในรอบ 48 ปี คว้าเหรียญทองรุ่นเฟเธอร์เวต กีฬาโอลิมปิกเกมส์ ที่นครแอตแลนต้า ประเทศสหรัฐ เมื่อปี 1996 และได้รับเหรียญประกาศเกียรติคุณจากคณะกรรมการโอลิมปิกสากล(ไอโอซี) ในฐานะเป็นนักกีฬาที่สร้างชื่อเสียงให้กับประเทศชาติ และทำตัวอย่างที่ดีสมกับเป็นนักกีฬาระดับโลก
วิจารย์ พลฤทธิ์ เป็นนักมวยคนที่สองต่อจากสมรักษ์ คำสิงห์ คว้าเหรียญทองรุ่นฟลายเวต จากการแข่งขันกีฬาโอลิมปิก ที่นครซิดนีย์ ประเทศออสเตรเลีย เมื่อปี 2000 ทั้งที่เพิ่งชกมวยสากลฯ ได้เพียง 2 ปีเท่านั้น แต่สามารถไต่เต้าสู่บัลลังก์แชมป์ในมหกรรมที่ยิ่งใหญ่ของมวลมนุษยชาติได้สำเร็จ
มนัส บุญจำนงค์ เป็นนักมวยไทยคนที่สาม คว้าเหรียญทองมวยสากล รุ่นไลท์เวลเตอร์เวท ต่อจากสมรักษ์ และวิจารณ์ จากการแข่งขันกีฬาโอลิมปิก ที่นครเอเธนส์ ประเทศกรีซ เมื่อปี 2004 และในปักกิ่งเกมส์ มนัส ยังเป็นความหวังของทีมกำปั้นไทยที่จะคว้าเหรียญทองที่สองให้ตัวเองอีกด้วย
อุดมพร พลศักดิ์ นักกีฬายกน้ำหนัก เป็นผู้หญิงไทยคนแรกที่คว้าเหรียญทองโอลิมปิก ที่กรุงเอเธนส์ ประเทศกรีซ เมื่อปี 2004 นับเป็นเหรียญทองที่ 4 ของไทยในโอลิมปิก
ไทยได้เหรียญทองเพิ่มอีกเหรียญจากกีฬายกน้ำหนัก ในโอลิมปิก ที่กรุงเอเธนส์ ประเทศกรีซ เมื่อปี 2004 จากน้องไก่ ปวีณา ทองสุก

โอลิมปิกเกมส์ ที่กรุงเอเธนส์ ประเทศกรีซ นับเป็นปีที่ยิ่งใหญ่ที่สุดของวงการกีฬาไทย เพราะนักกีฬาไทยได้คว้าเหรียญรางวัลจากการแข่งขันมาได้ 3 เหรียญทอง 1 เหรียญเงิน 4 เหรียญทองแดง
ประภาวดี เจริญรัตนธารากูล นักกีฬายกน้ำหนักเหรียญทอง ในกีฬาโอลิมปิกเกมส์ ปี 2008 ที่กรุงปักกิ่ง สาธารณรัฐประชาชนจีน
สมจิตร จงจอหอ เจ้าของเหรียญทองกีฬามวยสากลสมัครเล่น ในกีฬาโอลิมปิกเกมส์ ปี 2008 ที่กรุงปักกิ่ง สาธารณรัฐประชาชนจีน

การแข่งขันกีฬาโอลิมปิกในปี 2012 ที่กรุงลอนดอน สหราชอาณาจักร เป็นปีที่นักกีฬาไทยไม่สามารถความเหรียญทองมาได้ แต่ก็เป็นอีกหนึ่งครั้งที่เป็นการจุดประกายให้กับวงการกีฬาไทย ให้ต้อนรับสายเลือดใหม่จากกีฬาหลายชนิด