中国此次选派男运动员118人、女运动员133人参加除足球、曲棍球、棒球、手球及马术以外共20个项目的比赛。中国代表团在经过1988年汉城奥运会的失意后，本次重新发挥出高水平，结果共获金牌16枚，银牌22枚，铜牌16枚，成绩超过了此前最高的1984年奥运会时，取得了历史最好成绩。中国台北棒球队则获得了该项目的银牌。

水上项目是中国队本届奥运会的夺金大项，其中在女子游泳比赛中，中国队的“四朵金花”庄泳(100米自由泳)、钱红(100米蝶泳)、林莉(200米个人混合泳)和杨文意(50米自由泳)各获一金。跳水比赛中国队也三度摘金。女子跳板决赛中，高敏在分数连续多轮落后的不利局面下，顶住压力，最终成功卫冕。刚刚在国际跳坛崭露头角仅两年的小将伏明霞则在女子跳台比赛中获胜，以14岁的年龄成为奥运会冠军。孙淑伟在男子跳台项目中为中国取得了历史上第一枚男子跳水金牌。

乒乓球项目共为中国代表团增添3金，其中邓亚萍在夺得女子单打冠军后，又与队友乔红合作，获女子双打金牌。而王涛和吕林则在男子双打比赛中夺冠。

在体操单项决赛中，中国队的领军人物李小双以技惊四座的后空翻“团三周”夺取了男子自由操的金牌。陆莉则以完美的表现在高低杠比赛中夺金。

在射击比赛中，已是连续第三次征战奥运会的王义夫在男子气手枪项目中终于首次取得了奥运金牌。而女子运动员张山则在与男运动员的同场竞技中，获得了双向飞碟项目的冠军。

此外，陈跃玲在田径女子10公里竞走，庄晓岩在柔道女子72公斤以上级中也各夺得1枚金牌。

中国女篮一路过关斩将，顽强地拼到了一枚银牌。中国的传统强项羽毛球本届首次被列为奥运会正式赛项，但中国队却意外地全军覆没，未能夺取任何单项的金牌。

本届奥运会的电视转播权被美国全国广播公司(NBC)以4.01亿美元购得，再加上欧洲广播电视联盟、日本NHK、澳洲电视台等相继投资，使筹委会获得六亿多美元的收入。此外，各大厂商的赞助、发行纪念币、出售门票等，使巴塞罗那奥运会获得了盈余。