נבחרת הגברים בהוקי שדה סיימה במקום הרביעי, לאחר שהפסידה לנבחרת גרמניה 4-3 לאחר הארכה. נבחרת הגברים בכדורמים סיימה במקום השישי. נבחרת הנשים בכדורסל סיימה במקום השישי. נבחרת הגברים בכדורסל, בשורותיה שיחקו, בין היתר, פאו גאסול, חוסה קלדרון, פליפה רייס וחואן קרלוס נבארו, סיימה את שלב הבתים ללא הפסד, אך הודחה ברבע הגמר בידי נבחרת ארצות הברית וסיימה במקום השביעי. גאסול היה הקלע המצטיין בטורניר כולו, עם 22.4 נקודות בממוצע למשחק. נבחרת הנשים בכדוריד סיימה במקום השישי ונבחרת הגברים סיימה במקום השמיני.
ספורטאים ספרדים נוספים שרשמו הישגים נאים באתונה כללו את לוחמי הטאקוונדו חואן אנטוניו ראמוס וסוניה רייס (שניהם סיימו במקום הרביעי), השחייניות הצורניות ג'מה מנגואל ופאולה טיראדוס (מקום רביעי בדואט ומקום רביעי עם הנבחרת הספרדית), הג'ודאים קנג'י אואמאצו, אוסקר פניאס ואיסבל פרננדס (כולם סיימו במקום החמישי), השחיינית אריקה וייאסיחה גרסיה (מקום חמישי ב-800 מטר חופשי), השחיינית נינה ז'יוואנבסקאיה (מקום חמישי ב-100 מטר גב), החותרת נוריה דומינגס (מקום שישי), השחייניות במשחה השליחות ל-200X4 מטר חופשי (מקום שישי), הטריאתלטית אנה בורגוס (מקום שביעי), השחייניות במשחה השליחות ל-100X4 מטר מעורב (מקום שביעי), נבחרת ההתעמלות האמנותית (מקום שביעי) והמתעמלת האמנותית אלמודנה סיד (מקום שמיני).
אולימפיאדת בייג'ינג (2008).
באולימפיאדת בייג'ינג (2008) השתתפו 286 ספורטאים ספרדים, והם זכו ב-18 מדליות, מהן 5 מדליות זהב.
רוכב האופניים ז'ואן ליאנרס השיב לעצמו את תוארו במרות הנקודות, וגם זכה במדליית כסף במרוץ מדיסון, יחד עם אנטוניו טאולר. טאולר גם סיים במקום השישי במרוץ הנקודות. סמואל סאנצ'ס זכה במדליית זהב במרוץ אופני כביש, וגם סיים במקום השישי במרוץ נגד השעון. רוכבת אופניים נוספת, ליירה אולאברייה, זכתה במדליית ארד במרוץ הנקודות לנשים. אלברטו קונטדור סיים במקום הרביעי במרוץ נגד השעון.
הקיאקיסטים סאול קרביוטו וקרלוס פרס זכו במדליית זהב במקצה הזוגות ל-500 מטר. חותר הקאנו דוד קאל איבד את תוארו מאתונה, אך זכה בשתי מדליות כסף, במקצים ל-500 ול-1000 מטר. חותר הקאנו אנדר אלוסגי סיים במקום הרביעי בסלאלום, ורביעיית הקיאקיסטיות סיימה במקום החמישי במקצה ל-500 מטר. שייטי הטורנדו אנטון פאס ופרננדו אצ'אווארי זכו במדליית זהב, ואילו שייטי ה-49er חאווייר פרננדס ואיקר מרטינס איבדו את תוארם וזכו במדליית כסף. גולשת ה מרינה אלבאו סיימה במקום הרביעי ושייטי ה-470 אונאן באריירוס ואארון סרמיינטו סיימו במקום החמישי.
במדליית הזהב החמישית זכה הטניסאי רפאל נדאל, שגבר בחצי הגמר על הסרבי נובאק ג'וקוביץ' ובמשחק הגמר על הצ'יליאני פרננדו גונסאלס. וירחיניה רואנו פסקואל זכתה במדליית כסף שנייה ברציפות בטורניר הזוגות, הפעם עם אנבל מדינה גאריגס, לאחר שהפסידו במשחק הגמר לאחיות ונוס וסרינה ויליאמס. השחייניות הצורניות ג'מה מנגואל ואנדראה פואנטס זכו בשתי מדליות כסף, בדואט ועם הנבחרת הספרדית. המתעמל ז'רוואסיו דפר איבד את תוארו בקפיצות, אך זכה במדליית כסף בתרגיל הקרקע. במדליה נוספת, מדליית ארד, זכה סייף הדקר חוסה לואיס אבאחו. מרימת המשקולות לידיה ולנטין זכתה במדליית כסף.
נבחרת הכדורסל, בהרכב דומה לזה ששיחק באתונה, זכתה במדליית כסף, לאחר שגבר בחצי הגמר 86-91 על נבחרת ליטא, והפסידה לארצות הברית 118-107 במשחק הגמר. פאו גאסול שוב הוביל את טבלת הקלעים בטורניר, עם 19.6 נקודות בממוצע למשחק. נבחרת הנשים סיימה במקום החמישי. נבחרת הגברים בהוקי שדה זכתה אף היא במדליית כסף, לאחר הפסד 1-0 לגרמניה במשחק הגמר, ונבחרת הנשים סיימה במקום השביעי. נבחרת הגברים בכדוריד זכתה במדליית ארד, לאחר שהפסידה בחצי הגמר 36-30 לנבחרת איסלנד, וגברה על נבחרת קרואטיה 29-35 במשחק על המקום השלישי. נבחרת הגברים בכדורמים סיימה במקום החמישי.
באתלטיקה לא זכו הספרדים במדליות, אך כמה מהם רשמו הישגים נאים: חואן קרלוס איגרו (מקום רביעי בריצת 1500 מטר), חסוס אנחל גרסיה (מקום רביעי בהליכה ל-50 ק"מ), מריה ואסקו (מקום חמישי בהליכה ל-20 ק"מ), פרנק קסניאס (מקום חמישי בזריקת דיסקוס), באטריס פסקואל (מקום שישי בהליכה ל-20 ק"מ), נטליה רודריגס (מקום שישי בריצת 1500 מטר), רות בייטייה (מקום שביעי בקפיצה לגובה), לואיס פליפה מליס (מקום שביעי בקפיצה לרוחק), פקיו פרננדס (מקום שביעי בהליכה ל-20 ק"מ), איריס פואנטס-פילה (מקום שמיני בריצת 1500 מטר) וג'קסון קיניונס (מקום שמיני בריצת 110 מטר משוכות).
ספורטאים ספרדים נוספים שבלטו בבייג'ינג כללו את הטריאתלטים חאבייר גומס ואיוואן רניה, שסיימו במקומות הרביעי והחמישי, הג'ודאיות ליירה איגלסיאס ואסתר סן מיגל, שסיימו שתיהן במקום החמישי, המתאבקת מיידר אונדה שסיימה במקום החמישי, לוחם הטאקוונדו חואן אנטוניו ראמוס שסיים במקום החמישי, השחיין אשווין וילדבור שסיים במקום השביעי במשחה ל-100 מטר גב והמתעמלת האמנותית אלמודנה סיד שסיימה במקום השמיני.
אולימפיאדת לונדון (2012).
באולימפיאדת לונדון (2012) השתתפו 282 ספורטאים ספרדים. הם זכו ב-18 מדליות, מהן 4 מדליות זהב.
הגולשת מרינה אלבאו זכתה במדליית הזהב בדגם ניל פרייד RS:X, וגם צוות שייטות האליוט 6 מטר זכה במדליית זהב. רפאל טרוחיו, שזכה במדליית כסף באתונה בדגם פין, סיים במקום השמיני. מרימת המשקולות לידיה ולנטין זכתה במדליית זהב לאחר ששלוש הראשונות בתחרות נפסלו בשל אימרוץ. במדליית הזהב הרביעית זכה לוחם הטאקוונדו ז'ואל גונסאלס. שני לוחמי הטאקוונדו הספרדים האחרים שהשתתפו בלונדון, ניקולאס גארסיה ובריז'יטה יגואה, זכו במדליות כסף. כל חותרי הקיאק והקאנו הספרדים שהשתתפו בלונדון העפילו למקצי הגמר. חותר הקאנו דוד קאל זכה במדליית כסף במקצה ל-1000 מטרים, שהייתה המדליה האולימפית החמישית שלו. אלפונסו בנאווידס סיים במקום הרביעי במקצה ל-200 מטר ואנדר אלוסגי רשם הישג דומה בסלאלום. חותר הקיאק סאול קרביוטו זכה במדליית כסף במקצה ל-200 מטר, מאיאלן צ'וארוט זכתה במדליית ארד בסלאלום, מריה תרסה פורטלה סיימה רביעית במקצה ל-200 מטר, סמואל הרנאנס סיים חמישי בסלאלום ופרנסיסקו קובלוס סיים שביעי במקצה ל-1000 מטר.
השחיינית מיריה בלמונטה זכתה בשתי מדליות כסף, במשחים ל-800 מטר חופשי ו-200 מטר פרפר, וכן סיימה במקום השמיני במשחה ל-400 מטר מעורב אישי. אריקה וייאסיחה גארסיה סיימה במקום השמיני במרתון ל-10 ק"מ במים פתוחים. אונה קרבונל ואנדראה פואנטס זכו במדליית כסף בשחייה צורנית, ויחד עם הנבחרת הספרדית זכו גם במדליית ארד בתחרות הנבחרות. בטריאתלון זכה חאבייר גומס במדליית כסף ואיינואה מורואה סיימה במקום השביעי. המתאבקת מאידר אונדה זכתה במדליית זהב.
נבחרת הכדורסל זכתה במדליית כסף שנייה ברציפות, לאחר שגברה בחצי הגמר 59-67 על נבחרת רוסיה והפסידה במשחק הגמר לנבחרת ארצות הברית בתוצאה 107-100. פאו גאסול הוביל את הנבחרת בנקודות (19.1 במשחק; אם כי דורג הפעם במקום הרביעי בין כלל השחקנים בטורניר) ובריבאונדים (7.6 במשחק), ונבחר לחמישיית הטורניר. לצדו שיחקו בנבחרת גם סרג' איבקה, מארק גאסול, סרחיו יוי, חואן קרלוס נבארו, ויקטור סאדה, פרננדו סן אמטריו, רודי פרננדס, ויקטור קלאוור, חוסה קלדרון, סרחיו רודריגס ופליפה רייס.
נבחרת הנשים בכדורמים זכתה אף היא במדליית כסף, לאחר שגברה על נבחרת הונגריה 9-10 בחצי הגמר והפסידה לנבחרת ארצות הברית 8-5 במשחק הגמר. נבחרת הגברים סיימה במקום החמישי. נבחרת ספרדית שלישית שזכתה במדליה הייתה נבחרת הנשים בכדוריד, שהפסידה למונטנגרו 27-26 בחצי הגמר, וגברה על קוריאה הדרומית במשחק על המקום השלישי, בתוצאה 29-31 לאחר הארכה. נבחרת הגברים הודחה ברבע הגמר בידי נבחרת צרפת. נבחרת ההוקי שדה סיימה במקום השישי, ואילו נבחרת הכדורגל, בכיכובם של דוד דה חאה, חאבי מרטינס וחואן מאטה, כלל לא עברה את שלב הבתים.
במספר ענפים רשמו הספרדים הישגים נאים, אף שלא זכו במדליות. עם ספורטאים אלה נמנים, בין היתר, רות ביטייה (מקום רביעי בקפיצה לגובה, חוסה אנטוניו ארמידה (מקום רביעי במרוץ אופני הרים), הטניסאים דויד פרר ופליסיאנו לופס (מקום רביעי בטורניר הזוגות), נבחרת ההתעמלות האומנותית (מקום רביעי), האתלט מיגל אנחל לופס (מקום חמישי בהליכה ל-20 ק"מ), הג'ודוקא סוגוי אוריארטה (מקום חמישי), הקלעים חסוס סראנו ופאטימה גאלווס (מקום חמישי בירי בצלחות חרס), המתעמל איסאק בוטיה פרס (מקום שישי בתרגיל הקפיצות, הקלע פבלו קאררה (מקום שישי בירי באקדח אוויר), מרים המשקולות אנדרס מאטה (מקום שישי), קרלוס קולומה ניקולאס (מקום שישי במרוץ אופני הרים), נבחרת רוכבי האופניים במירוץ מרדף (מקום שישי), פרנק קסניאס (מקום שביעי בזריקת דיסקוס), נבחרת הרכיבה האומנותית (מקום שביעי), באטריס פסקואל (מקום שמיני בהליכה ל-20 ק"מ), הטניסאי ניקולס אלמגרו (הודח ברבע הגמר) והמתעמל פביאן גונסאלס (מקום תשיעי בקרב-רב).
אולימפיאדת ריו דה ז'ניירו (2016).
גם באולימפיאדת ריו דה ז'ניירו (2016) זכו הספרדים ב-17 מדליות, אך מספר מדליות הזהב עלה ל-7, המספר הגבוה ביותר פרט למשחקים אותם אירחה ספרד בברצלונה ב-1992.