Ateenan kesäolympialaisissa 2004 kilpailtiin kaikkiaan 18 pyöräilylajissa. Maantiepyöräily järjestettiin Ateenan kaduilla, ratapyöräily Olympiavelodromilla ja maastopyöräily Parnitha-vuorella.

Sija	Ajaja	Maa	Aika/ero
1	Paolo Bettini	Italia	5.41.44
2	Sérgio Paulinho	Portugali	0.01
3	Axel Merckx	Belgia	0.08
4	Erik Zabel	Saksa	0.12
5	Andrej Hauptman	Slovenia	s.a.
6	Kim Kirchen	Luxemburg	s.a.
7	Roger Hammond	Yhdistynyt kuningaskunta	s.a.
8	Frank Høj	Tanska	s.a.
9	Kurt Asle Arvesen	Norja	s.a.
10	Aleksandr Kolobnev	Venäjä	s.a.

Sija	Ajaja	Maa	Aika/ero
1	Vjatšeslav Jekimov	Venäjä	57.49
2	Bobby Julich	Yhdysvallat	0.08
3	Michael Rogers	Australia	0.11
4	Michael Rich	Saksa	0.19
5	Aleksandr Vinokurov	Kazakstan	1.08
6	Jan Ullrich	Saksa	1.12
7	Santiago Botero	Kolumbia	1.15
8	Igor González de Galdeano	Espanja	1.37
9	Fabian Cancellara	Sveitsi	1.52

Alkuperäinen voittaja Tyler Hamilton antoi kilpailun jälkeen dopingnäytteen, joka sisälsi merkkejä veridopingin käytöstä. Hän sai kuitenkin pitää kultamitalin, koska näytteen tutkinut laboratorio oli jäädyttänyt B-näytteen, eikä sitä voitu tutkia sääntöjen mukaisesti. Vuonna 2011 Hamilton tunnusti käyttäneensä dopingia uransa aikana. Vuonna 2012 Kansainvälinen olympiakomitea hylkäsi Hamiltonin suorituksen ja jakoi mitalit uudestaan^[1].

Sija	Ajaja	Maa	Aika/ero
1	Sara Carrigan	Australia	3.24.24
2	Judith Arndt	Saksa	0.07
3	Olga Sljusareva	Venäjä	0.39
4	Oenone Wood	Australia	s.a.
5	Nicole Cooke	Yhdistynyt kuningaskunta	s.a
6	Mirjam Melchers	Alankomaat	0.42
7	Joane Somarriba	Espanja	s.a.
8	Kristin Armstrong	Yhdysvallat	s.a.
9	Edita Pučinskaitė	Liettua	0.46
10	Jeannie Longo-Ciprelli	Ranska	0.59

Sija	Ajaja	Maa	Aika/ero
1	Leontien Zijlaard-van Moorsel	Alankomaat	31.11
2	Dierdre Demet-Barry	Yhdysvallat	0.24
3	Karin Thürig	Sveitsi	0.43
4	Christine Thorburn	Yhdysvallat	1.03
5	Lada Kozliková	Venäjä	s.a.
6	Oenone Wood	Australia	1.04
7	Joane Somarriba	Espanja	1.14
8	Zulfija Zabirova	Venäjä	1.18
9	Priska Doppmann	Sveitsi	1.28
10	Edita Pučinskaitė	Liettua	1.30

Laji	Kultaa:	Hopeaa:	Pronssia:
Takaa-ajo, miehet	Bradley Wiggins  Yhdistynyt kuningaskunta	Bradley McGee  Australia	Sergi Escobar  Espanja
Takaa-ajo, naiset	Sarah Ulmer  Uusi-Seelanti	Katie MacTier  Australia	Leontien Zijlaard-van Moorsel  Alankomaat
Joukkuetakaa-ajo, miehet	Australia Graeme Brown Brett Lancaster Bradley McGee Luke Roberts Peter Dawson Stephen Wooldridge	Yhdistynyt kuningaskunta Steve Cummings Rob Hayles Paul Manning Bradley Wiggins	Espanja Carlos Castano Sergi Escobar Asier Maeztu Carlos Torrent
Eräajo, miehet	Ryan Bayley  Australia	Theo Bos  Alankomaat	Rene Wolff  Saksa
Eräajo, naiset	Lori-Ann Muenzer  Kanada	Tamilla Abassova  Venäjä	Anna Meares  Australia
Joukkuesprintti, miehet	Saksa Jens Fiedler Stefan Nimke Rene Wolff	Japani Toshiaki Fushimi Masaki Inoue Tomohiro Nagatsuka	Ranska Mickael Bourgain Laurent Gané Arnaud Tournant
500 m aika-ajo, naiset	Anna Meares  Australia	Jiang Yonghua  Kiina	Natallja Tsylinskaja  Valko-Venäjä
1000 m aika-ajo, miehet	Chris Hoy  Yhdistynyt kuningaskunta	Arnaud Tournant  Ranska	Stefan Nimke  Saksa
Pisteajo, miehet	Mihail Ignatjev  Venäjä	Joan Llaneras  Espanja	Guido Fulst  Saksa
Pisteajo, naiset	Olga Sljusareva  Venäjä	Belem Guerrero Méndez  Meksiko	María-Luisa Calle  Kolumbia
Keirin, miehet	Ryan Bayley  Australia	José Escuedo  Espanja	Shane Kelly  Australia
Madison, miehet	Australia Graeme Brown Stuart O'Grady	Sveitsi Franco Marvulli Bruno Risi	Yhdistynyt kuningaskunta Rob Hayles Bradley Wiggins

Laji	Kultaa:	Hopeaa:	Pronssia:
Miehet	Julien Absalon  Ranska	José Antonio Hermida  Espanja	Bart Brentjens  Alankomaat
Naiset	Gunn-Rita Dahle  Norja	Marie-Hélène Premont  Kanada	Sabine Spitz  Saksa

Sija	Maa	Kultaa	Hopeaa	Pronssia	Yhteensä
1	Australia	6	2	3	11
2	Venäjä	3	1	1	5
3	Yhdistynyt kuningaskunta	2	1	1	4
4	Saksa	1	1	4	6
5	Alankomaat	1	1	2	4
6	Ranska	1	1	1	3
7	Kanada	1	1	0	2
8	Italia	1	0	0	1
	Norja	1	0	0	1
	Uusi-Seelanti	1	0	0	1
11	Espanja	0	3	2	5
12	Yhdysvallat	0	2	0	2
13	Sveitsi	0	1	1	2
14	Japani	0	1	0	1
	Kiina	0	1	0	1
	Meksiko	0	1	0	1
	Portugali	0	1	0	1
18	Belgia	0	0	1	1
	Kolumbia	0	0	1	1
	Valko-Venäjä	0	0	1	1

• Sports123 Road Cycling (englanniksi)
• Sports123 Track Cycling (englanniksi)
• Sports123 Mountain Biking (englanniksi)

Pyöräily olympialaisissa

1896 • 1900 • 1904 • 1908 • 1912 • 1920 • 1924 • 1928 • 1932 • 1936 • 1948 • 1952 • 1956 • 1960 • 1964 • 1968 • 1972 • 1976 • 1980 • 1984 • 1988 • 1992 • 1996 • 2000 • 2004 • 2008 • 2012 • 2016 • 2020 • 2024