其后更在雅典奥运的女子自由式摔跤72公斤级赛事中以7：2击败俄罗斯选手，夺得了金牌，这是中国首面奥运会摔跤金牌。更值得一提的是，王旭在该届奥运中的四强赛击败了五届世锦赛冠军的日本选手滨口京子，令人意外。2008年北京奥运会前，由于伤病的困扰和队内新人王娇的冒起，王旭落选了中国摔跤队的参赛阵容。同年年底，王旭选择结束运动生涯，进入北京体育大学攻读硕士学位。