Tudo começou, mesmo antes da cerimónia de abertura, com o futebol. A selecção comandada por Rui Jorge entrou em prova a 4 de Agosto, defrontando, e derrotando, a Argentina. O mesmo aconteceu no jogo seguinte frente às Honduras, tendo garantido nesse mesmo dia a passagem aos quartos-de-final. No último jogo da fase de grupos, a selecção nacional defrontou a Argélia, tendo empatado o jogo 1-1. A selecção de futebol defrontou a Alemanha nos quartos-de-final, tendo perdido por 4-0.

No ciclismo, e na prova de estrada, o melhor registo foi de Rui Costa, que terminou a prova em décimo lugar. Portugal contou ainda com a presença de André Cardoso, José Mendes e Nelson Oliveira. Este último abandonou a prova, após uma queda. Já André Cardoso ficou em 36.º e José Mendes em 53.º lugar. No contra-relógio, Nelson Oliveira terminou a prova em sétimo lugar.

No ténis, Gastão Elias e João Sousa já foram eliminados, tanto nas provas individuais como na prova de pares. João Sousa, depois de ter vencido a primeira ronda frente ao holandês Robin Haase por 2-0, caiu aos pés do argentino Martin Del Potro, que tinha eliminado na prova Novak Djokovic. Gastão Elias também passou a primeira ronda, vencendo o australiano Thanasi Kokkinakis, mas Steve Johnson ditou a saída da prova do tenista português. Em pares masculinos, Gastão Elias e João Sousa venceram a primeira ronda a dupla eslovaca Andrej Martin e Igor Zelenay por 2-0, mas acabaram por ser eliminados na segunda ronda, ao perderem contra os canadianos Vasek Pospisil e Daniel Nestor.

Na natação, Alexis Santos bateu um novo recorde nacional nos 400 metros estilos, o que ainda assim não foi suficiente para ser apurado para a final, tendo ficado em 14.º lugar. O mesmo atleta, mas nos 200 metros, conseguiu apurar-se para as meias-finais, tendo sido eliminado após ficar em 12.º lugar. Diogo Carvalho também esteve nas eliminatórias desta disciplina, mas não conseguiu passar às meias-finais, tendo ficado em 19.º. Ainda nos 400 metros estilos, nos femininos, Victoria Kaminskaya, ficou em 28.º lugar. A mesma nadadora falhou o recorde nacional dos 200 metros estilos, e ficou no 35.º lugar. Nos 800 metros livres, Tamila Holub, ficou em 24.º, tendo sido eliminada. Vânia Neves disputou a final de natação em águas livres, tendo terminado a prova em 24.º.
 

João Costa ficou em 11.º lugar na prova de pistola de ar a 10m, não tendo conseguido apurar-se para a final. João Costa falhou também o apuramento na pistola de ar a 50 metros, tendo ficado em 11.º lugar. 

No ténis de mesa, Shao Jieni perdeu contra a norte-americana Lily Zhang por 4-0, tendo sido afastada da competição. Já Fu Yu também perdeu, na segunda ronda, contra a tailandesa  Nanthana Komwong por 3-4. Tiago Apolónia perdeu frente ao esloveno Bojan Tokic  por 4-1, ficando assim afastado da competição individual de ténis de mesa. Marcos Freitas, 11.º jogador mundial, apurou-se para os quartos-de-final, ao bater o ucraniano de origem chinesa Lei Kou, mas ficou por aí depois da derrota frente ao japonês Jun Mizutani. Portugal foi ainda eliminado no ténis de mesa - equipas masculinas, tendo perdido por 3-1 frente à Áustria.

No judo, Joana Ramos perdeu na segunda ronda dos -52kg contra a chinesa Yingnan Ma. Assim como Sergiu Oleinic que também falhou a passagem para os quartos-de-final nos -66Kg, depois de ter perdido contra o dominicano Walter Mateo. Ambos ficaram em nono lugar na prova. Telma Monteiro conquistou a medalha de bronze, depois de ter derrotado no último combate a romena Corina Caprioriu. Enquanto Nuno Saraiva perdeu na categoria -73 kg frente ao húngaro Miklos Ungvari, tendo sido afastado da competição. Célio Dias foi eliminado na primeira ronda dos -90kg por Celtus Dossou Yovo, atleta do Benim. O judoca Jorge Fonseca foi eliminado na categoria de -100kg pelo checo Lukas Krpalek, com um wasari. 

Na ginástica, Filipa Martins conseguiu a melhor participação de sempre de uma ginasta portuguesa na prova de ginástica artística, tendo ficado em 37.º lugar, o que não foi suficiente para se apurar para a final. No trampolim, Ana Rente falhou as finais por quatro décimos, tendo ficado em 11.º lugar. Diogo Abreu foi afastado nas eliminatórias do trampolim, tendo terminado a prova em 16.º lugar.

José Carvalho chegou à final de canoagem slalom C1, terminando na nona posição. Francisca Laia conseguiu apurar-se para as meias-finais de K1 200 metros, mas falhou a passagem à final A, disputando a final B, tendo ficado em último lugar. Fernando Pimenta apurou-se para a final de K1 1000 metros, mas não conseguiu chegar ao pódio, tendo terminado a sua prestação em quinto lugar. Emanuel Silva e João Ribeiro garantiram a sua passagem à final de K2 1000 metros, depois de terem acabado as meias-finais em segundo lugar. Hélder Silva e Teresa Portela conseguiram chegar às meias-finais de C1 200m e K1 500m, não tendo conseguido disputar lugares no pódio. David Fernandes, Emanuel Silva, Fernando Pimenta e João Ribeiro apuraram-se para a final de canoagem K4 1000m.

Esta edição dos Jogos Olímpicos contou com a estreia do golfe, com Portugal a ser representado por dois atletas: Filipe Lima e Ricardo Melo Gouveia. O primeiro terminou o dia 1 do torneio com uma tacada abaixo do par, em 17.º lugar, tendo caído para 22.º, no segundo dia, e para 44.º no terceiro dia. Ao quarto, e último dia de competição, Filipe Lima, terminou em 48.º lugar. Já Ricardo Melo Gouveia terminou o primeiro dia com duas tacadas acima do par, em 40.º, tendo subido para 22.º no segundo dia e voltado a descer para 44.º no terceiro. No último dia este atleta terminou em 59.º.

Telma Santos, do badminton, perdeu frente à chinesa Li Xuerui por 2-0, na fase de grupos. O segundo jogo foi frente à americana Iris Wang tendo perdido por 2-1 e o terceiro foi frente à belga Lianne Tan, tendo perdido por 2-0, tendo assim terminado a sua prestação nos Jogos Olímpicos sem conseguir vencer qualquer jogo. Pedro Martins defrontou o canadiano Martin Giuffre, tendo perdido por por 2-1 o primeiro jogo da fase de grupos. No segundo jogo, o atleta português defrontou Ka Long Angus NG, de Hong Kong, tendo perdido por 2-0 e sido eliminado do torneio. 

O atletismo estreou-se com a presença de Salomé Rocha, nos 10.000 metros, com a atleta a terminar em 26.º. João Vieira e Sérgio Vieira diputaram os 20 km de marcha, ficando em 31.º e 53.º, respectivamente. Marta Pen terminou os 1.500 metros em 36.º lugar e Lorene Bazolo ficou em 28.º, ambas falhando a passagem às meias-finais. Cátia Azevedo ficou em 31.º lugar nos 400 metros, não tendo conseguido apurar-se. Patrícia Mamona e Susana Costa conseguiram apurar-se para as finais do triplo salto. Esta é a primeira vez que Portugal tem duas atletas na final desta modalidade. Patrícia Mamona terminou a final em 6.º lugar, tendo superado o recorde nacional e ultrapassado o salto que lhe tinha dado o título europeu, ao fazer 14,65m. Susana Costa conseguiu o nono lugar com um salto de 14,12m, um valor ainda assim abaixo do seu recorde pessoal de 14,34m. Na maratona, Dulce Felix foi a única das três atletas portuguesas que terminou a prova, tendo ficado em 16.º. Jéssica Augusto desistiu perto do quilómetro 20, enquanto Sara Moreira desistiu ao quilómetro sete. Nelson Évora conseguiu apurar-se para a final do triplo salto. Na final ficou em sexto lugar, tendo sido o primeiro entre os europeus, mas ficou fora do pódio. Lorene Bazolo voltou a competir, desta vez nos 200 metros, tendo terminado a prova em 30.º. Vera Barbosa também correu os 400 metros barreiras, tendo ficado em 32.º lugar. Maria Leonor Tavares e Marta Onofre participaram no salto à vara, tendo terminado em 29.º e 24.º lugares, respectivamente. Na marcha, Ana Cabecinha terminou a prova de 20 Km na sexta posição. Inês Henriques terminou em 15.º lugar e Daniela Cardoso chegou na 37.ª posição. Pedro Isidro foi o melhor português nos 50km marcha, ao terminar em 32.º lugar. Miguel Carvalho cortou a meta em 36.º lugar. Já João Vieira desistiu da prova depois de ter feito os primeiros 10 quilómetros.

A cavaleira Luciana Diniz concluiu a primeira ronda de qualificação de saltos em 53.ª posição, tendo oito pontos de penalização. A cavaleira garantiu um lugar na segunda ronda de qualificação da prova, ao conseguir um percurso sem penalizações. Luciana Diniz conseguiu ainda a passagem à final, na terceira ronda de qualificação. A cavaleira ainda conseguiu passar à "finalíssima" tendo terminado a prova em nono lugar.

No taekwondo -58 kg, Rui Bragança ainda conseguiu apurar-se para os quartos-de-final, onde foi eliminado.