Kolarstwo na Letnich Igrzyskach Olimpijskich 1964 w Tokio rozgrywane było w dniach 14–20 października 1964 r. W zawodach wzięło udział 303 kolarzy z 40 krajów. Trasa indywidualnego wyścigu szosowego liczyła 194,832 km. Po raz pierwszy rozegrano indywidualny wyścig na dochodzenie.

Konkurencja	Złoto	Srebro	Brąz
kolarstwo szosowe
Wyścig indywidualny ze startu wspólnego	Mario Zanin	Kjell Rodian	Walter Godefroot
Drużynowa jazda na czas	Holandia Evert Dolman Gerben Karstens Jan Pieterse Bart Zoet	Włochy Severino Andreoli Luciano Dalla Bona Pietro Guerra Ferruccio Manza	Szwecja Sven Hamrin Erik Pettersson Gösta Pettersson Sture Pettersson
kolarstwo torowe
Sprint	Giovanni Pettenella	Sergio Bianchetto	Daniel Morelon
Tandemy	Włochy Angelo Damiano, Sergio Bianchetto	ZSRR Imants Bodnieks, Wiktor Łogunow	Niemcy Willi Fuggerer, Klaus Kobusch
Wyścig drużynowy na dochodzenie	Niemcy L. Claesges, K. Henrichs, K. Link, E. Streng	Włochy L. Roncaglia, C. Mantovani, C. Rancati, F. Testa	Holandia G. Koel, H. Cornelisse, J. Oudkerk, C. Schuuring
Wyścig indywidualny na dochodzenie	Jiří Daler	Giorgio Ursi	Preben Isaksson
1 km na czas	Patrick Sercu	Giovanni Pettenella	Pierre Trentin

Miejsce	Państwo	Zawodniczka	Czas
1.	Włochy	Mario Zanin	4:39:51.63 h
2.	Dania	Kjell Rodian	4:39:51.65 h
3.	Belgia	Walter Godefroot	4:39:51.74 h
4.	Australia	Ray Bilney	4:39:51.74 h
5.	Hiszpania	José Manuel López	4:39:51.74 h
6.	Niemcy	Wilfried Peffgen	4:39:51.74 h
7.	Szwecja	Gösta Pettersson	4:39:51.74 h
8.	Argentyna	Delmo Delmastro	4:39:51.74 h

Miejsce	Państwo	Zawodnik	Czas
1.	Włochy	Evert Dolman Gerben Karstens Jan Pieterse Bart Zoet	2:26:31.19 h
2.	Włochy	Severino Andreoli Luciano Dalla Bona Pietro Guerra Ferruccio Manza	2:26:55.39 h
3.	Szwecja	Sven Hamrin Erik Pettersson Gösta Pettersson Sture Pettersson	2:27:11.52 h
4.	Argentyna	Héctor Acosta Roberto Breppe Delmo Delmastro Rubén Placanica	2:27:58.55 h
5.	ZSRR	Jurij Mielichow Anatolij Olizarienko Aleksiej Pietrow Gajnan Sajdchużyn	2:28:26.48 h
6.	Francja	Marcel-Ernest Bidault Georges Chappe André Desvages Jean-Claude Wuillemin	2:28:52.74 h
7.	Dania	Flemming Gleerup Hansen Henning Petersen Ole Højlund Pedersen Ole Ritter	2:29:10.33 h
8.	Hiszpania	José Goyeneche José Manuel López Mariano Díaz Luis Pedro Santamarina	2:30:55.26 h

Konkurencje kolarstwa torowego rozegrano na Hachioji Velodrome.

Miejsce	Państwo	Zawodniczka
1.	Włochy	Giovanni Pettenella
2.	Włochy	Sergio Bianchetto
3.	Francja	Daniel Morelon
4.	Francja	Pierre Trentin
5.	Niemcy	Willi Fuggerer
5.	Belgia	Patrick Sercu
5.	Kolumbia	Mario Vanegas
5.	Polska	Zbysław Zając

Miejsce	Państwo	Zawodnik
1.	Włochy	Angelo Damiano Sergio Bianchetto
2.	ZSRR	Imants Bodnieks Wiktor Łogunow
3.	Niemcy	Willi Fuggerer Klaus Kobusch
4.	Holandia	Aad de Graaf Piet van der Touw
5.	Australia	Ian Browne Daryl Perkins
5.	Czechosłowacja	Karel Paar Karel Štark
5.	Dania	Niels Fredborg Per Sarto Jørgensen
5.	Węgry	Richárd Bicskey Ferenc Habony

Miejsce	Państwo	Zawodnik
1.	Niemcy	Lothar Claesges Karl-Heinz Henrichs Karl Link Ernst Streng
2.	Włochy	Luigi Roncaglia Cencio Mantovani Carlo Rancati Franco Testa
3.	Holandia	Gerard Koel Henk Cornelisse Jacob Oudkerk Cor Schuuring
4.	Australia	Kevin Brislin Robert Baird Vic Browne Henk Vogels
5.	Argentyna	Carlos Miguel Álvarez Ernesto Contreras Juan Alberto Merlos Alberto Trillo
5.	Czechosłowacja	Jiří Daler Antonín Kříž Jiří Pecka František Řezáč
5.	Dania	Bent Hansen Preben Isaksson Jan Ingstrup-Mikkelsen Kurt vid Stein
5.	ZSRR	Jurij Mielichow Anatolij Olizarienko Aleksiej Pietrow Gajnan Sajdchużyn

Miejsce	Państwo	Zawodniczka
1.	Czechosłowacja	Jiří Daler
2.	Włochy	Giorgio Ursi
3.	Dania	Preben Isaksson
4.	Holandia	Tiemen Groen
5.	Polska	Lucjan Józefowicz
5.	ZSRR	Stanisław Moskwin
5.	Wielka Brytania	Hugh Porter
5.	Niemcy	Lothar Spiegelberg

Miejsce	Państwo	Zawodniczka	Czas
1.	Belgia	Patrick Sercu	1:09.59 h
2.	Włochy	Giovanni Pettenella	1:10.09 h
3.	Francja	Pierre Trentin	1:10.42 h
4.	Holandia	Piet van der Touw	1:10.68 h
5.	Czechosłowacja	Jiří Pecka	1:10.70 h
6.	Niemcy	Lothar Claesges	1:10.86 h
7.	Polska	Wacław Latocha	1:11.12 h
8.	Trynidad i Tobago	Roger Gibbon	1:11.19 h

 Osobny artykuł: Polska na Letnich Igrzyskach Olimpijskich 1964#Kolarstwo.

#	Reprezentacja	Złoto	Srebro	Brąz	Razem
1.	Włochy	3	5	0	8
2.	Belgia	1	0	1	2
	Holandia	1	0	1	2
	Niemcy	1	0	1	2
5.	Czechosłowacja	1	0	0	1
6.	Dania	0	1	1	2
7.	ZSRR	0	1	0	1
8.	Francja	0	0	2	2
9.	Szwecja	0	0	1	1

• Wyniki w bazie Sports-reference.com. sports-reference.com. [zarchiwizowane z tego adresu (2015-11-22)]. [dostęp 2014-06-18]
• Baza danych MKOL [dostęp 2014-06-18]
• Wyniki Igrzysk Olimpijskich. isiah.w.interia.pl. [zarchiwizowane z tego adresu (2014-01-02)]. [dostęp 2014-06-18]