שני אתלטים אוקראינים זכו במדליות ארד, קופצת המשולשת אולנה חובורובה והקופץ לרוחק רומן שצ'ורנקו. בובקה שוב אכזב, לאחר שהגיע להישגים נמוכים וכלל לא העפיל לשלב הגמר. אתלטים אחרים שהעפילו לשלב הגמר כללו את אולכסי לוקשביץ' (מקום רביעי בקפיצה לרוחק), ז'אנה פינטוסביץ'-בלוק (מקום חמישי בריצת 100 מטר ומקום שמיני בריצת 200 מטר), אינגה בבקובה (מקום חמישי בקפיצה לגובה), יורי בילונוג (מקום חמישי בהדיפת כדור ברזל), טטיאנה טרשצ'וק-אנטיפובה (מקום חמישי בריצת 400 מטר משוכות), סרגיי לביד (מקום שביעי בריצת 5000 מטר), ויטה פלמאר (מקום שביעי בקפיצה לגובה) וגנאדי גורבנקו (מקום שמיני בריצת 400 מטר משוכות).
אולימפיאדת אתונה (2004).
239 ספורטאים אוקראינים נטלו חלק באולימפיאדת אתונה (2004), וגם הם זכו ב-22 מדליות, מהן 8 מדליות זהב, ב-13 ענפים שונים.
קלוצ'קובה שמרה על תואריה בשני המשחים בסגנון מעורב. אנדריי סרדינוב זכה במדליית ארד ב-100 מטר פרפר, וסיים במקום השישי עם נבחרת השליחים ל-100X4 מטר מעורב. שחיינים אוקראינים נוספים שבלטו באתונה: סבטלנה בונדרנקו (מקום שביעי ב-100 מטר חזה, אולכסנדר וולינץ (מקום שביעי ב-50 מטר חופשי) ואולג ליסוגור (מקום שמיני ב-100 מטר חזה).
המתעמל ואלרי גונצ'רוב זכה במדליית זהב בתרגיל המקבילים, וסיים במקום השמיני במתח. נבחרת הנשים בהתעמלות סיימה במקום הרביעי ונבחרת הגברים במקום השישי. בטרמפולינה זכה יורי גיניקין במדליית הזהב, ואולנה מובצ'אן סיימה במקום החמישי. בהתעמלות אומנותית זכתה אנה בסונובה במדליית ארד ונטליה גודונקו דורגה במקום החמישי.
שני מתאבקים אוקראינים זכו במדליות זהב - אלברוס טדייב ואירינה מרלני. מרימת המשקולות נטליה סקקון זכתה במדליית זהב ואיגור רזורונוב זכה במדליית כסף. במדליית הזהב השמינית זכתה הקלעית אולנה קוסטביץ', בירי באקדח אוויר מ-10 מטר. צוות שייטות היינגלינג ושייטי ה-49er גאורגי לאונצ'וק ורודיון לוקה זכו במדליות כסף. מספר ספורטאים נוספים זכו במדליות ארד: הסייף ולדיסלב טרטיאק, נבחרת הגברים בקשתות, רביעיית החותרים ורביעיית חותרות הקיאק.
באתלטיקה, היה הספורטאי הבולט יורי בילונוג, שזכה במדליית זהב בהדיפת כדור ברזל. ואולם, בשנת 2012 החליט הוועד האולימפי הבינלאומי לבדוק מחדש בדיקות סמים שנערכו במהלך אולימפיאדת אתונה, ובבדיקה החדשה נמצא כי בילונוג נטל חומרים אסורים. משכך, שמונה שנים לאחר המשחקים, ניטלה ממנו המדליה. שלוש אתלטיות אוקראיניות אחרות זכו במדליות: אולנה קרסובסקה זכתה במדליית כסף בריצת 100 מטר משוכות, ויטה סטיופינה זכתה במדליית ארד בקפיצה לגובה וטטיאנה טרשצ'וק-אנטיפובה זכתה במדליית ארד בריצת 400 מטר משוכות. אתלטים אוקראינים נוספים שבלטו באתונה כללו את אולנה אנטונובה (מקום חמישי בזריקת דיסקוס), איוואן גשקו (מקום חמישי בריצת 1500 מטר), אירנה מיכלצ'נקו (מקום חמישי בקפיצה לגובה), אנדריי סוקולובסקי (מקום חמישי בקפיצה לגובה), אנז'לה בלחונובה (מקום שישי בקפיצה במוט), נטליה דוברינסקה (מקום שמיני בקרב שבע), טטיאנה ליאחוביץ' (מקום שמיני בהטלת כידון) ואירנה סקצ'ובה (מקום שמיני ביידוי פטיש).
נבחרת הנשים בכדוריד הייתה לנבחרת האוקראינית הראשונה (והיחידה עד כה) שזוכה במדליה בענפי הכדור הקבוצתיים, לאחר שהפסידה לנבחרת דנמרק בחצי הגמר, וגברה על נבחרת צרפת במשחק על המקום השלישי.
אולימפיאדת בייג'ינג (2008).
באולימפיאדת בייג'ינג (2008) השתתפו 243 ספורטאים אוקראינים, שזכו ב-22 מדליות, מהן 7 מדליות זהב, שהקנו לאוקראינה את המקום ה-11 בטבלת המדליות. המדליות הושגו ב-12 ענפים שונים, הבולטים שבהם קליעה (3 מדליות, מהן 2 מדליות זהב) ואתלטיקה (4 מדליות, בהן מדליית זהב אחת).
הקלע ארתור אייווזיאן זכה במדליית זהב בירי מ-50 מטר בשכיבה, אולכסנדר פטריב זכה במדליית זהב בירי מ-25 מטר באקדח אש מהירה ויורי סוחורוקוב זכה במדליית כסף בירי מ-50 מטר משלושה מצבים. קלע נוסף, אולג אומלצ'וק, סיים במקום הרביעי בירי באקדח מ-50 מטר.
נטליה דוברינסקה וליולדמילה בלונסקה זכו בשני המקומות הראשונים בקרב שבע, ואולם בלונסקה נפסלה מאוחר יותר, לאחר שהתברר כי נטלה חומרים אסורים. גם בריצת 1500 מטר עמדו שתי אוקראיניות על הפודיום - אירינה לישצ'ינסקה זכתה במדליית כסף ונטליה טוביאס זכתה במדליית ארד. במדליית ארד נוספת זכתה זורקת הדיסקוס אולנה אנטונובה. הקופץ במוט דניס יורצ'נקו זכה במדליית ארד אך היא נשללה ממנו ב-2016 לאחר הרשעה באימרוץ. אתלטים בולטים נוספים כללו את אנסטסיה רבצ'ניוק (מקום רביעי בריצת 400 מטר משוכות), יורי בילונוג (מקום חמישי בהדיפת כדור ברזל), ויטה פלמאר (מקום חמישי בקפיצה לגובה, הישג שנשלל ממנה ב-2016 לאחר הרשעה באימרוץ), אולכסי קסיאנוב (מקום שביעי בקרב עשר), יוליה קרווסון (מקום שביעי בריצת 800 מטר) וויקטור קוזנייצוב (מקום שמיני בקפיצה משולשת).
הקיאקיסטית אינה אוסיפנקו-רדומסקה זכתה במדליית זהב במקצה ל-500 מטר, וחותר הקאנו יורי צ'באן זכה במדליית ארד במקצה ל-500 מטר. המתאגרף ואסיל לומצ'נקו זכה במדליית זהב, ועמיתו לנבחרת ויאצ'יסלב גלזקוב זכה במדליית ארד. הקשת ויקטור רובאן זכה במדליית זהב, וסיים במקום הרביעי עם הנבחרת האוקראינית. במדליית הזהב השביעית זכתה נבחרת הסייפות בחרב.
המתאבקים האוקראינים זכו בארבע מדליות: אנדריי סטדניק זכה במדליות כסף וטאראס דנקו, ארמן ורדריאן ואירנה מרלני זכו במדליות ארד. ואסיל פדורישין זכה במדליית כסף אך זו נשללה ממנו ב-2017 לאחר הרשעה באימרוץ. מרימת המשקולות אולגה קורובקה זכתה במדליית כסף ונטליה דוידובה זכתה במדליית ארד אך מדליות אלו נשללו מהן ב-2016 לאחר הרשעה באימרוץ. ויקטוריה טרשצ'וק זכתה במדליית ארד בקרב חמש מודרני, והייתה לאוקראינית הראשונה שזוכה במדליה בענף זה, מדליה זו נשללה ממנה ב-2017 לאחר הרשעה באימרוץ. במדליות ארד נוספות זכו רוכבת האופניים לסיה קליטובסקה (במרוץ מרדף), הקופצים למים אולכסי פריחוקוב ואיליה קוואשה (בקפיצה סינכרונית מ-3 מטר) והג'ודוקא רומן הונטיוק.
שני מתעמלים אוקראינים זכו במדליות ארד: אולכסנדר וורוביוב בתרגיל הטבעות והמתעמלת האומנותית אנה בסונובה. מתעמלת אומנותית נוספת, נטליה גודונקו, סיימה במקום השביעי ונבחרת אוקראינה בהתעמלות אומנותית סיימה במקום השמיני. מתעמלת הטרמפולינה אולנה מובצ'אן סיימה במקום הרביעי, ויורי ניקיטין איבד את תוארו וסיים במקום החמישי.
האחיות אליונה וקטרינה בונדרנקו סיימו במקום הרביעי בטורניר הזוגות בטניס, לאחר שהפסידו בחצי הגמר לאחיות ונוס וסרינה ויליאמס, ובמשחק על מדליית הארד לצמד הסיני ג'נג ג'יה ויאן זי.
אולימפיאדת לונדון (2012).
באולימפיאדת לונדון (2012) זכו האוקראינים ב-20 מדליות, מהן 6 מדליות זהב. המדליות הושגו בתשעה ענפים שונים, הפורה שבהם האיגרוף, עם חמש מדליות: ואסיל לומצ'נקו זכה במדליית זהב שנייה ברציפות, אלכסנדר אוסיק זכה אף הוא במדליית זהב, דניס ברינצ'יק זכה במדליית כסף, וטאראס שלסטיוק ואלכסנדר גווזדיק זכו במדליות ארד. חותר הקאנו יורי צ'באן זכה במדליית זהב במקצה ל-200 מטר וחותרת הקיאק אינה אוסיפנקו זכתה בשתי מדליות כסף, במקצים ל-200 ול-500 מטר. הסייפת יאנה שמיאקינה זכתה במדליית זהב, ואולגה חרלאן זכתה במדליית ארד. בהרמת משקולות זכה אלכסיי טורוחטי במדליית זהב ויוליה קאלינה זכתה במדליית ארד. מרימת משקולות נוספת, יוליה פרטובה, סיימה במקום החמישי, ואיגור שימצ'נקו סיים במקום השישי. במדליית הזהב השישית זכתה רביעיית החותרות.
באתלטיקה זכו האוקראינים בשתי מדליות. נבחרת השליחות ל-100X4 מטר קבעה שיא לאומי חדש (42.04 שניות) וזכתה במדליית ארד, ובמדליית ארד נוספת זכתה אולגה סלדוחה, בקפיצה משולשת. במקום הרביעי בתחרות זו סיימה אוקראינית נוספת, חנה קנייזבה-מיננקו. אתלטים אוקראינים נוספים שבלטו בלונדון כללו את רביעיית השליחות ל-400X4 מטרים (מקום רביעי), ליודמילה יוסיפנקו (מקום רביעי בקרב שבע), טטיאנה גמארה-שמירקו (מקום חמישי במרתון), אלכסיי קסיאנוב (מקום שביעי בקרב עשר) ובוגדן בונדרנקו ואנדריי פרוטסנקו (מקומות שביעי ותשיעי בקפיצה לגובה). אלכסנדר פיאטניציה שזכה במדליית כסף בהטלת כידון נפסל ב-2016 בשל הרשעה באימרוץ.
המתאבק ואלרי אנדריאיצב זכה במדליית כסף ושתי מתאבקות נוספות, אירינה מרלני וטטיאנה לזרבה, סיימו במקום החמישי. הקלעית אלנה קוסטייביץ', האלופה האולימפית מאתונה בירי באקדח אוויר מ-10 מטר, זכתה הפעם בשתי מדליות ארד, הן במקצה זה והן בירי מ-25 מטר. אולג אומלצ'וק סיים במקום החמישי בירי מ-10 מטר. במדליה הרביעית זכה המתעמל איגור רדיבילוב, שסיים שלישי בתרגיל הקפיצות. מיקולה קוקסנקוב סיים במקום הרביעי בקרב-רב וויטאלי נאקונצ'ני סיים במקום השישי בתרגיל על סוס הסמוכות. נבחרת המתעמלים האוקראינים הוכרזה כזוכה במדליית הארד, אך ערעור שהגישה הנבחרת היפנית על ציון שקיבל מתעמל יפני העלה את יפן למקום השני, והוריד את אוקראינה למקום הרביעי.