באולימפיאדת מלבורן (1956) הסכימה גרמניה המזרחית לשלוח ספורטאים במשלחת משותפת עם גרמניה המערבית - המשלחת הכלל-גרמנית (Gesamtdeutsche Mannschaft). משלחת זו, שלוותה בדגל ובהמנון מיוחדים, זכתה להישגים גבוהים, ובאולימפיאדות רומא (1960) וטוקיו (1964) דורגה במקום הרביעי בטבלת המדליות.
אולימפיאדת מקסיקו סיטי (1968).
לפני אולימפיאדת מקסיקו סיטי (1968) הכיר הוועד האולימפי הבינלאומי בוועד האולימפי של גרמניה המזרחית, ושתי המדינות יוצגו בידי משלחות נפרדות. גרמניה המערבית השיגה 26 מדליות, מהן 5 מזהב, והיא דורגה במקום השמיני בטבלת המדליות. מבחינת מספר המדליות הכולל, דורגה במקום הרביעי.
באתלטיקה זכו המערב-גרמנים ב-8 מדליות. במדליית הזהב היחידה זכתה אינגריד בקר, בקרב חמש. בתחרות המקבילה לגברים, קרב עשר, זכה האנס-יואכים ואלדה במדליית כסף, וקורט בנדלין זכה במדליית ארד. ליזל וסטרמן זכתה במדליית כסף בזריקת דיסקוס, קלאוס שיפרובסקי זכה במדליית כסף בקפיצה במוט, ובמדליית כסף נוספת זכה גרהרד הניגה, בריצת 400 מטר משוכות. הניגה היה שותף גם לזכייתה של נבחרת השליחים המערב-גרמנית במדליית ארד בריצת 400X4 מטר. במדליית ארד נוספת זכה בודו טימלר, בריצת 1500 מטר.
הקיאקיסטיות רוזוויתה אסר ואנמריה צימרמן זכו במדליית זהב במקצה הזוגות ל-500 מטר, רנטה ברוייר זכתה במדליית כסף במקצה היחידות. חותר הקאנו דטלף לווה זכה במדליית כסף במקצה ל-1,000 מטר. נבחרת הדרסאז' המערב גרמנית זכתה במדליית הזהב, ושניים מחבריה זכו גם במדליות אישיות, יוזף נקרמן בכסף וריינר קלימקה בארד. בקפיצות, זכתה הנבחרת המערב-גרמנית במדליית ארד. הקלע ברנד קלינגנר זכה במדליית זהב בירי משלושה מצבים, היינץ מרטך זכה במדליית כסף בירי באקדח, וקונרד וירנהיר זכה במדליית ארד בסקיט. במדליית הזהב החמישית זכתה שמיניית החותרים המערב-גרמנית. חותר נוסף, יוכן מייסנר, זכה במדליית כסף.
שייטי ההולנדי המעופף אולריך ליבור ופטר נאומן זכו במדליית כסף, וכך גם נבחרת רוכבי האופניים במרוץ המרדף הקבוצתי. בשחייה, זכה מיכאל הולטהאוס במדליית ארד במשחה ל-400 מטר מעורב אישי, ונבחרת השליחות ל-100X4 מטר מעורב זכתה אף היא במדליית ארד. במדליות ארד נוספות זכו המתאגרף גינתר מאייר והמתאבק וילפריד דיטריך, לו הייתה זו מדליה אולימפית חמישית בארבע אולימפיאדות. נבחרת ההוקי שדה סיימה במקום הרביעי, לאחר הפסידה בחצי הגמר 1-0 לפקיסטן, ובמשחק על מדליית הארד הפסידה 2-1 לנבחרת הודו.
אולימפיאדת מינכן (1972).
ב-1972 אירחה גרמניה המערבית את המשחקים האולימפיים, במינכן. 36 שנים לאחר אולימפיאדת ברלין (1936), הזכורה לשמצה בשל התעמולה הנאצית שליוותה אותה, שאפה גרמניה המערבית להראות לעולם את "גרמניה האחרת", והסיסמה שנבחרה למשחקים הייתה "המשחקים השמחים". על אף שאיפה זו, זכורה אולימפיאדה זו בשל טבח הספורטאים, שבו נרצחו 11 ספורטאים ישראלים בידי מחבלים מארגון "ספטמבר השחור".
מבחינה ספורטיבית, הגיעה גרמניה המערבית להישגים נאים. ספורטאיה זכו ב-40 מדליות, מהן 13 מדליות זהב, שהקנו לה את המקום הרביעי בטבלת המדליות, אחרי ברית המועצות, ארצות הברית וגרמניה המזרחית.
האתלטיקה הייתה הענף המצליח ביותר, עם 11 מדליות, מהן 6 מדליות זהב. אולריקה מייפארת בת ה-16 השוותה את שיא העולם בקפיצה לגובה (1.92 מטר), והייתה לאלופה האולימפית הצעירה אי פעם בענף האתלטיקה. היידה רוזנדהל זכתה במדליית זהב בקפיצה לרוחק ובמדליית זהב נוספת עם נבחרת השליחות בריצת 100X4 מטר, וכן זכתה במדליית כסף בקרב חמש. הילדגרד פאלק קבעה שיא אולימפי בריצת 800 מטר (1:58.55 דקות) וזכתה במדליית ארד במרוץ השליחות ל-400X4 מטר. חברתה לנבחרת, ריטה וילדן, זכתה גם במדליית כסף בריצת 400 מטר. אצל הגברים, קבע קלאוס וולפרמן שיא אולימפי חדש בהטלת כידון (90.48 מטר), ברנד קננברג זכה במדליית זהב בהליכה ל-50 ק"מ, האנס באומגרטנר זכה במדליית כסף בקפיצה לרוחק ונבחרת השליחים בריצת 100X4 מטר זכתה במדליית ארד.
ברכיבה, זכתה נבחרת הקפיצות במדליית זהב. נבחרת הדרסאז' זכתה במדליית כסף, ושניים מחבריה זכו גם במדליות אישיות: ליזלוט ליזנהוף זכתה במדליית זהב, והייתה לאישה הראשונה שרושמת הישג זה, בענף שבו מתחרים גברים ונשים יחדיו, ויוזף נקרמן זכה במדליית ארד. נבחרת האיוונטינג זכתה אף היא במדליית ארד. המתאגרף דיטר קוטיש זכה במדליית זהב, ופטר הוסיג זכה במדליית ארד. במרוץ אופני מסלול זכתה נבחרת גרמניה המערבית במדליית הזהב במרוץ המרדף, ובתחרות היחידים זכה האנס לוץ במדליית ארד. בחתירה נרשם מאזן דומה: רביעיית החותרים עם הגאי זכתה במדליית זהב, ורביעיית החותרים ללא הגאי זכתה במדליית ארד. במדליית זהב נוספת זכה הקלע קונרד וירנהיר, בסקיט.
חותרי הקאנו והקיאק זכו בחמש מדליות, אך איש מהם לא זכה במדליית זהב. עיקר ההישגים הגיעו בתחרויות הסלאלום. במקצה הקיאקים לנשים זכתה גיזלה גרוטהאוס במדליית כסף, ומגדלנה וונדרליך זכתה במדליית ארד. במקצה הקאנו ליחידים זכה ריינהולד קאודר במדליית כסף, ובמקצה הקאנו לזוגות זכו וילהלם באואס והאנס-אוטו שומכר במדליית כסף. במים שטוחים, זכה חותר הקאנו דטלף לווה במדליית ארד במקצה ל-1,000 מטר.
בשחייה זכו המערב-גרמנים בארבע מדליות, אך גם כאן, אף אחת מהן לא הייתה מדליית זהב. נבחרת השליחים במשחה ל-200X4 מטר חופשי זכתה במדליית כסף, ואחד החברים בה, ורנר לאמפה, זכה במדליית ארד במשחה ל-200 מטר חופשי. נבחרות השליחות ל-100X4 מטר חופשי ול-100X4 מטר מעורב זכו שתיהן במדליות ארד.
הג'ודוקא קלאוס גלאהן זכה במדליית כסף, ופאול בארת זכה במדליית ארד. בהיאבקות נרשם מאזן דומה: האנס-יורגן פייל זכה במדליית כסף, ואדולף זגר זכה במדליית ארד. מרים המשקולות רודולף מאנג זכה במדליית כסף, ובשיט זכו שייטי ההולנדי המעופף אולריך ליבור ופטר נאומן במדליית ארד, וכך גם שייטי הסטאר וילהלם קוויידה וקרסטן מאייר.
נבחרת ההוקי שדה זכתה במדליית הזהב, לאחר שגברה בחצי הגמר 0-3 על הולנד, ובמשחק הגמר ניצחה 0-1 את האלופה היוצאת, פקיסטן. נבחרת הכדורמים דורגה במקום הרביעי בבית הגמר, אחרי נבחרותיהן של ברית המועצות, הונגריה וארצות הברית. נבחרת הכדורגל סיימה את שלב הבתים במאזן מושלם, אך בבית רבע הגמר סיימה במאזן של תיקו ושני הפסדים, והודחה. נבחרת הכדוריד סיימה במקום השישי.
אולימפיאדת מונטריאול (1976).
גם מחוץ לגבולותיה, שמרה גרמניה המערבית על הישגים גבוהים. באולימפיאדת מונטריאול (1976) זכו ספורטאיה ב-39 מדליות, מהן 10 מדליות זהב, ושוב דורגה במקום הרביעי. אחרי ברית המועצות, גרמניה המזרחית וארצות הברית.
באתלטיקה זכו המערב-גרמנים ב-9 מדליות. האתלטית היחידה שזכתה במדליית זהב הייתה אנגרט ריכטר, שניצחה בריצת 100 מטר. ריכטר זכתה גם במדליות כסף בריצת 200 מטר ובריצת 100X4 מטר. חברתה לנבחרת השליחות אינגה הלטן זכתה גם במדליית ארד בריצת 100 מטר. מריון בקר זכתה במדליית כסף בהטלת כידון וגידו קרטשמר זכה במדליית כסף בקרב עשר. פאול-היינץ ולמן זכה במדליית ארד בריצת 1500 מטר, קלאוס-פטר הילדנברנד זכה במדליית ארד בריצת 5000 מטר, ובמדליית ארד נוספת זכו השליחים בריצת 400X4 מטר.
ברכיבה, זכתה נבחרת הדרסאז' במדליית הזהב, ובתחרות היחידים זכה הארי בולדט במדליית כסף וריינר קלימקה במדליית ארד נבחרת הקפיצות זכתה במדליית כסף, ואלווין שוקמהלה זכה גם במדליית זהב. נבחרת האיוונטינג זכתה אף היא במדליית כסף, וקארל שולץ זכה גם במדליית ארד. בסיף, זכתה נבחרת הרומח במדליית זהב ונבחרת הדקר במדליית כסף. סייפי הדקר אלכסנדר פוש והאנס-יורגן הן זכו במדליות הזהב והכסף בתחרויות היחידים. האחים השייטים ירג ואקרט דיש זכו במדליית הזהב בדגם ההולנדי המעופף, ופרנק היבנר והארו בודה זכו במדליית הזהב בדגם 470. שייטי הטורנדו ירג שפנגלר וירג שמאל זכו במדליית ארד. רוכב האופניים גרגור בראון זכה בשתי מדליות זהב, במרוצי המרדף האישי והקבוצתי. הקלע קארלהיינץ סמישק זכה במדליית זהב בירי בשכיבה, אולריך לינד היה סגנו, ואילו ורנר זייבולד זכה במדליית ארד בירי בשלושה מצבים.
החותר פטר-מיכאל קולבה זכה במדליית כסף, ושלושה צוותי חותרים זכו במדליות ארד: הצמד פטר ואן רויה ותומאס שטראוס, הצמד אדית אקבאואר ותיאה איינדר, ורביעיית החותרים עם הגאי. הג'ודוקא גינתר נויירייתר זכה במדליית כסף, והמתאבקים קארל-היינץ הלבינג ואדולף זגר זכו במדליות ארד. עבור זגר, הייתה זו מדליית ארד שנייה ברציפות. השחיין פטר נוקה זכה בשתי מדליות ארד, במשחה ל-100 מטר חופשי ובמשחה השליחים ל-100X4 מטר מעורב. המתעמל אברהארד גינגר זכה במדליית ארד בתרגיל המתח ובמדליית ארד נוספת זכה המתאגרף ריינהרד סקריצק.
נבחרת הגברים בכדוריד סיימה במקום הרביעי, לאחר שהפסידה 21-18 לנבחרת פולין במשחק על מדליית הארד. נבחרת ההוקי שדה איבדה את תוארה וסיימה במקום החמישי, ונבחרת הכדורמים דורגה במקום השישי.
אולימפיאדת לוס אנג'לס (1984).
גרמניה המערבית הצטרפה לחרם האמריקני על אולימפיאדת מוסקבה (1980) ולא נטלה בה חלק.
היא שבה והשתתפה באולימפיאדת לוס אנג'לס (1984), ובה הגיעה להישגים הגבוהים בתולדותיה: 59 מדליות, מהן 17 מזהב, שהקנו לה את המקום השלישי בטבלת המדליות, אחרי ארצות הברית ורומניה (במספר המדליות הכולל אף עברה את רומניה). עם זאת, להישג זה הגיעה בהיעדרן של מרבית מדינות הגוש המזרחי, ובפרט ברית המועצות וגרמניה המזרחית, שהחרימו את המשחקים. המדליות הושגו ב-17 ענפים שונים.