Việt Nam đã thi đấu tại Thế vận hội Mùa hè 2020 ở Tokyo. Ban đầu dự kiến diễn ra từ ngày 24 tháng 7 đến ngày 9 tháng 8 năm 2020, nhưng do ảnh hưởng của đại dịch COVID-19, thế vận hội đã bị hoãn lại. Thế vận hội được diễn ra từ ngày 23 tháng 7 đến ngày 8 tháng 8 năm 2021.[1] Đây là lần tham dự thứ 10 của quốc gia tại Thế vận hội với tư cách là một nước cộng hòa thống nhất, 6 lần trong số đó dưới biểu ngữ của Quốc gia Việt Nam hoặc Việt Nam Cộng hòa. Tại kì thế vận hội này, Việt Nam không giành được huy chương nào, lần đầu tiên kể từ sau Thế vận hội Mùa hè 2004.
Ngày 28 tháng 11 năm 2019, tại Giải vô địch bắn cung châu Á 2019, cũng đồng thời là vòng loại Olympic 2020 khu vực châu Á, diễn ra ở Thái Lan, Nguyễn Hoàng Phi Vũ đã giành HCV nội dung cung một dây nam còn Đỗ Thị Ánh Nguyệt đã giành HCĐ nội dung cung một dây nữ, qua đó cùng nhận tấm vé dự Thế vận hội.[2][3][4]
Do không thể giành vé trực tiếp đến Thế vận hội, Liên đoàn Bắn súng Thế giới (ISSF) phân bổ 1 suất tham dự Olympic Tokyo cho bắn súng Việt Nam ở nội dung 10m súng ngắn hơi nam cho Hoàng Xuân Vinh.[5] Dù từng đạt huy chương vàng tại Thế vận hội Mùa hè 2016, song anh cũng không thể vượt qua được vòng loại ở nội dung này.[6]
Các vận động viên bơi lội Việt Nam tiếp tục đạt được các tiêu chuẩn đủ điều kiện trong các nội dung sau (tối đa 2 vận động viên bơi lội trong mỗi nội dung tại tính giờ vòng loại Olympic (OQT), và có khả năng 1 tại tính giờ tuyển chọn Olympic (OST).[7][8]
Ngày 7 tháng 6 năm 2021, Liên đoàn cầu lông thế giới (BWF) thông báo 2 vận động viên Nguyễn Tiến Minh, Nguyễn Thùy Linh của Việt Nam đủ điều kiện dự Olympic Tokyo.[9] Tiến Minh cũng đã tạo nên cột mốc lịch sử khi trở thành VĐV Việt Nam đầu tiên tham dự 4 kỳ Olympic (2008, 2012, 2016, 2020).[10]
Sáng ngày 7 tháng 5 năm 2021, đôi vận động viên Lường Thị Thảo và Đinh Thị Hảo đã đem về chiếc vé tham dự Olympic vô cùng quý giá cho thể thao Việt Nam sau khi về nhì ở nội dung thuyền đôi nữ hạng nhẹ mái chèo đôi tại vòng loại Olympic khu vực châu Á & Thái Bình Dương ở Tokyo.[11]
Giữa tháng 6 năm 2021, Liên đoàn cử tạ quốc tế (IWF) đã công bố 3 suất chính thức dành cho cử tạ Việt Nam là Thạch Kim Tuấn, Vương Thị Huyền, Hoàng Thị Duyên.[12] Tuy nhiên sau đó lại bị cắt một suất vì 4 VĐV dương tính chất cấm (doping). Cuối cùng, chỉ có Thạch Kim Tuấn và Hoàng Thị Duyên được tham dự thế vận hội.[13]
Giữa tháng 6, Liên đoàn điền kinh quốc tế cùng Ủy ban Olympic quốc tế (IOC) quyết định chọn VĐV Quách Thị Lan vào danh sách các VĐV được tham dự Olympic Tokyo ở nội dung 400m rào nữ. Đây là suất đặc cách dành cho điền kinh Việt Nam sau khi không có VĐV nào đạt được suất chính thức. Quách Thị Lan là nhà vô địch 400 m vượt rào nữ tại ASIAD 2018.[14]
Việt Nam có 2 vận động viên vượt qua vòng loại và nhận được tấm vé chính thức là Nguyễn Thị Tâm và trước đó là võ sĩ Nguyễn Văn Đương. Nguyễn Thị Tâm cũng trở thành nữ vận động viên boxing đầu tiên của Việt Nam tham dự Thế vận hội.[16][17]
Tại vòng loại Olympic Tokyo 2020 khu vực châu Á được tổ chức tại Jordan từ ngày 21 đến 23 tháng 5 năm 2021, võ sĩ Trương Thị Kim Tuyền đã chính thức giành vé dự Olympic Tokyo 2020. Cụ thể, ở nội dung nữ 49 kg, Trương Thị Kim Tuyền đã giành những chiến thắng thuyết phục trước các VĐV đến từ Pakistan, Kazakhstan để đoạt vé đi Thế vận hội.[18]
Ngày 8 tháng 10 năm 2019, Lê Thanh Tùng đã xuất sắc vào chung kết nội dung nhảy chống tại Giải thể dục dụng cụ vô địch thế giới 2019 diễn ra tại Đức. Với thành tích này Thanh Tùng đã có vé chính thức đến Olympic Tokyo 2020.[19] Cuối cùng, trước khi sang Nhật Bản thi đấu, đội tuyển thể dục dụng cụ Việt Nam có thêm 1 vé dự thi thuộc về Đinh Phương Thành.[20] Dù rất nỗ lực, nhưng cả 2 đã đều bị loại ở các nội dung nhảy ngựa nam (nhảy chống nam), xà đơn nam, xà kép nam.[21]