Under OL-turneringen i Beijing i 2008 vant landslaget samtlige innledende kamper og kvalifiserte seg til kvartfinalespill som gruppevinnere. Der vant det norske laget med sju mål over Sverige. I semifinalen vant det norske laget med ett mål over Sør-Korea. Gro Hammerseng scoret vinnermålet i siste sekund. I finalen møtte Norge de regjerende verdensmesterne fra VM i 2007, Russland. Norge tok ledelsen fra starten og den var aldri truet. Norge vant 34–27 og det norske laget vant sitt første OL-gull i kvinnehåndball.