国游泳选手迈克尔·菲尔普斯是本届奥运会上最成功的运动员，一人夺得8枚金牌，超越1972年获得7枚金牌的马克·斯皮茨，创下一人赢得单届奥运会金牌数的新纪录。菲尔普斯也以共计14枚金牌创下奥运会选手的新纪录，总计16枚奖牌在历史上也仅次于苏联体操运动员拉里莎·拉特尼娜的18枚。本届奥运会还追平或创造了多个项目的个人奖牌数纪录，其中包括自行车（英国选手布拉德利·威金斯赢得两面金牌，追平6面奖牌的个人纪录）、柔道（日本运动员谷亮子获一枚铜牌，这已是她的第5枚奥运奖牌）、垒球（美国选手劳拉·伯格获银牌，澳大利亚运动员