悉尼奥运会上，中国运动员在传统优势项目中继续保持着强盛势头，乒乓球包揽了全部4个单项的冠军，女子举重在所参加的4个级别中全部夺金而归，羽毛球金牌5中取4，跳水则在出师不利的情况下连夺5金，与举重一样，成为中国在本届奥运会上收获金牌最多的项目。此外，射击和体操各获3枚金牌。

本届奥运会跳水比赛由于新增了双人项目，金牌数也增加了一倍，达到8枚。赛前被寄以厚望的中国队出人意料地在前三项比赛中接连失手，均只得到了银牌。关键时刻，奥运会前复出的老将熊倪为压力骤然增加的跳水队稳住了军心。他在男子跳板决赛中凭借最后一跳的稳定发挥，以微弱优势击败了强劲对手墨西哥的普拉塔斯和俄罗斯的萨乌丁，为中国在本次跳水比赛中夺得了第一块金牌。随后，他又与队友肖海亮合作，在跳板双人项目中称雄，再次获得了金牌。跳水队另一位退役后复出的老将伏明霞也表现稳健，在女子跳板中蝉联了奥运会冠军。

在乒乓球的4个单项中，女子单、双打和男子双打的决赛都是在中国运动员之间进行的，唯一由中国选手与外国选手争夺冠军的男子单打决赛进行得跌宕起伏，扣人心弦。中国的孔令辉面对乒坛长青树、瑞典老将瓦尔德内尔，积极主动，斗志旺盛，最终击败对手，确保了中国队连续第二次包揽奥运会乒乓球项目的全部冠军。

羽毛球的5项比赛中，中国除了传统弱项男子双打无缘奖牌外，在其它4个单项中全面开花。男子单打7号种子吉新鹏状态出色，连续“手刃”了世界前两号种子球员印度尼西亚的陶菲克和叶诚万，一举摘得金牌。铁双打葛非/顾俊则在收山之作中战胜队友高崚/秦艺源，卫冕了奥运会女子双打冠军。高崚尽管在女双项目中未能夺金，但她与张军合作，在混合双打决赛中力挫印尼搭档许一敏/特里古斯，获得了冠军。龚智超则在女子单打决赛中，击败了丹麦名将马尔廷，为中国代表团锦上添花。

本届新增设的女子举重项目规定一个协会最多只能派4名运动员参赛，在这个项目中处于支配地位的中国尽管优势受到遏制，但还是由4名选手分头出击，在各自级别中如愿夺金。4位金牌选手是：杨霞(53公斤级)、陈晓敏(63公斤级)、林伟宁(69公斤级)和丁美媛(75公斤以上级)。而占旭刚在男子举重77千克级比赛中，也顽强地拼下一金，成为中国第一位连续两届奥运会夺取举重金牌的运动员。