腰伤未复原，仍入选北京奥运成员之一，然而正式比赛表现不如预期，仅在对中国队敲出一支一垒安打，赛后腰感不适，对古巴、南韩等重要比赛，皆未出赛。8月19日，对美国队背水一战，赛前一天打了止痛针，忍伤上场，敲出一支二垒安打，却无法撼动战局结果，终场以2比4败给美国队，无缘晋级四强。赛后陈金锋对媒体表示，自己打不好，影响国家代表队的战绩，十分自责。总计在北京奥运，打击率1成43，仅两支安打。2016年，陈金锋担任中日职棒对抗赛中华职棒代表队队长一职，并于赛事结束后举行国际赛引退仪式，正式结束其璀璨的国际赛生涯。