Palau osallistui vuoden 2008 kesäolympialaisiin, jotka järjestettiin Pekingissä, Kiinassa. Palaun olympiajoukkueen johtajana toimi Palaun Olympiakomitean puheenjohtaja Frank Kyota, ja joukkueeseen kuului yhteensä viisi urheilijaa, kolme virkailijaa sekä neljä valmentajaa. Joukkue oli suurin joukkue, jonka Palau oli ikinä lähettänyt olympialaisiin. Kahdella aikaisemmalla kerralla joina Palau oli osallistunut olympialaisiin (Sydney 2000 ja Ateena 2004) Palau oli lähettänyt kisoihin vain neljä urheilijaa kummallakin kerralla. Palaun joukkue oli yksi 117 joukkueesta, jotka eivät voittaneet yhtäkään mitalia kisoissa.
Olympialaisten avajaisissa Palaun joukkue saapui Pekingin olympiastadionille avajaisparaatissa 119. joukkueena. Joukkueen lipunkantajana toimi vapaapainijaElgin Loren Elwais, joka oli ensimmäinen Palaulainen urheilija, joka onnistui pääsemään olympialaisiin omien saavutustensa johdosta.
Päättäjäisissä olympialaisiin osallistuneet joukkueet saapuivat stadionille vähemmän muodollisella tavalla. Kaikkien joukkueiden lipunkantajat astelivat ensimmäisena stadionille, joiden perässä saapuivat vasta joukkueiden muut jäsenet. Tällöin Palaun lipunkantajana toimi uimari Amber Yobech.
Palauta edusti kaksi yleisurheilijaa olympialaisissa, jotka molemmat kilpailivat 100 metrin juoksuissa. Jesse Tamangrow sijoittui alkuerässään kahdeksan urheilijan joukossa sijalle seitsemän. Siitä huolimatta että hän jouksi oman ennätyksensä, 11,38 sekuntia, hän karsiutui puolivälieristä. Naisten sarjassa Peoria Koshiba sijoittui kahdeksanneksi omassa yhdeksän urheilijaa sisältäneessä alkuerässään, eikä selviytynyt seuraaville kierroksille.
Palaun joukkueen nuorin jäsen, 17-vuotias Amber Yobech, oli ainoa Palaun edustaja uimalajeissa. Hän sijoittui omassa alkuerässään kolmanneksi, mutta lopputuloksissa hän jäi 92 uimarin joukossa sijalle 71.
Palauta edusti Pekingissä kaksi painijaa. Molemmat pääsivät suoraan neljännesvälieriin, eli heidän ei tarvinnut osallistua karsintoihin. Hallitseva Oseanian mestari Elgin Loren Elwais hävisi neljännesvälierissä kolminkertaiselle maailmanmestarille iranilaiselleHamid Soryanillekreikkalais-roomalaisen painin 55 kilogramman sarjassa. Miesten vapaapainin 120 kilogramman sarjassa kilpaillut Florian Skilang Temengil hävisi myös neljännesvälierissä, eikä päässyt seuraaville kierroksille.