노비츠키는 올림픽 출전권 1장이 걸린 푸에르토리코와의 경기에서 32점을 기록하여 독일의 96-82 승리를 이끌었다. 이 경기의 승리로 독일은 1992년 하계 올림픽 이후로 처음으로 올림픽에 출전하게 되었다. 노비츠키는 올림픽 개막식에서 독일 선수단의 기수로 입장했다. 그는 독일을 10위로 이끌었고 평균 17점에 7.6리바운드를 기록했다. 이후 노비츠키는 FIBA 유로바스켓 2009 대회와 2010년 FIBA 세계 선수권 대회에 불참했으나 FIBA 유로바스켓 2011에 참가해서 대표팀이 2012년 하계 올림픽에 참여할 수 있도록 도울 것을 밝혔다.