Летом принял участие в Олимпиаде в Пекине, которая стала для Николая второй. В парном разряде он с Игорем Андреев дошёл до четвертьфинала. Посеянный под четвёртым номером в одиночных соревнованиях Давыденко оступился на стадии второго раунда, проиграв французу Полю-Анри Матьё 5-7, 3-6. На Открытом чемпионате США он доходит до четвёртого раунда, где проиграл Жилю Мюллеру 4-6, 6-4, 3-6, 6-7(10). На Кубке Кремля 2008 года дошёл до четвертьфинала. Неплохо сыграл в концовке сезона. На Мастерсе в Париже он вышел в полуфинал, переиграв в четвертьфинале № 1 в мире Рафаэля Надаля (на отказе испанца при счёте 6-1 в пользу Давыденко). Затем на четвёртом в своей карьере Итоговом турнире он смог впервые выйти в финал. На групповом этапе Давыденко одержал две победы (над Жо-Вильфридом Тсонга 6-7(6), 6-4, 7-6 и Хуаном Мартином дель Потро 6-3, 6-2) и одно поражение (от Новака Джоковича 6-7(3), 6-0, 5-7). В полуфинале Давыденко обыграл Энди Маррея 7-5, 6-2. В решающей встрече россиянин не сумел переиграть Джоковича и уступил ему уже второй раз по ходу турнира 1-6, 5-7.