Cepeda ble olympisk mester i baseball under Sommer-OL 2004 i Athen. Han var med på det cubanske laget som vant turneringen foran Australia og Japan. Cuba vant over Australia med resultatet 6–2 i finalen.
Fire år senere, under Sommer-OL 2008 i Beijing, vant han en sølvmedalje i baseball. Cuba tapte finalen mot Sør-Korea 2–3. Det var siste gangen som baseball var med på det olympiske programmet.