本届奥运会的头号明星无疑是美国游泳选手迈克尔·菲尔普斯，他一人独得6块金牌和2块铜牌。这位19岁的小将假如能在2008年奥运会上再获得 4枚奖牌，将成为奥运会历史上夺取游泳项目奖牌最多的运动员。另一位美国游泳选手娜塔莉·考夫林则以5枚奖牌(其中2枚金牌)的成绩成为获奖牌最多的女运动员。

本届奥运会的游泳比赛再次呈现出2000年奥运会时美国和澳大利亚两国对峙的格局，两国共夺走了全部32个单项中六成的金牌，双方分别获得了12枚和7枚金牌。

澳大利亚游泳项目的领军人物伊安·索普本届不仅卫冕了男子400米自由泳的冠军，而且又获得了200米自由泳的冠军。日本的北岛康介上届在男子100米和200米蛙泳中，两度战胜世界纪录保持者美国的布伦丹·汉森，包揽这两个项目的金牌，成为当之无愧的世界“蛙王”。

非洲选手也在本次游泳比赛中异军突起，南非队在男子4×100米自由泳接力比赛中爆出冷门，力克荷兰、美国等诸路劲旅，夺得了非洲历史上第一枚男子游泳项目的奥运会金牌。津巴布韦女选手克尔斯蒂·考文特里在女子100米仰泳比赛中夺冠，这枚金牌不仅是津巴布韦运动员自1980年莫斯科奥运会以来首次获得的奥运会金牌，也是该国历史上首次获得奥运会游泳奖牌和第一枚个人项目的金牌。

跳水比赛则仍是中国的一统天下，继上届获得全部8个项目中的5枚金牌后，本次中国跳水选手又扩大了战果，将金牌数增加到6枚。花样游泳的两项冠军则都被俄罗斯女将夺走。此外，匈牙利队和意大利队还分别获得了男子和女子水球的冠军。

德国皮艇女运动员比尔吉特·菲舍尔继续提高着自己在历史上个人获奥运会奖牌总数排名榜上的名次，她在本届比赛中获得的1枚金牌和1枚银牌使她在奥运会上获得的奖牌总数达到了12枚，其中金牌8枚。她首次获奥运会金牌还是在1980年，当时她只有18岁，成为历史上摘取奥运会皮艇项目金牌年龄最小的女运动员。而本届在女子女子四人皮艇项目上的胜利使她成为第一位在相隔24年后还能再夺奥运会奖牌的女运动员。