Na het zwemmen was atletiek de meest succesvolle sport voor de Amerikanen. Er werden dertien gouden medailles gewonnen, meer dan Jamaica en Kenia (beide zesmaal goud) bij elkaar. Op de 100 meter sprint won Justin Gatlin het zilver, enkele honderdsten achter de afzwaaiende Jamaicaan Usain Bolt. Tori Bowie was dominant op de sprintnummers bij de vrouwen: op de 100 meter won ze zilver en op de 200 meter brons, waarbij ze tweemaal verloor van de Jamaicaanse Thompson. Op de 100 meter horden voor vrouwen behaalden de Verenigde Staten een "clean sweep", met Brianna Rollins als winnares van het goud. Niet eerder zorgden Amerikaanse vrouwen voor een "sweep", en niet eerder zorgde een land voor een "sweep" op dit specifieke onderdeel.