La Britannique Paula Radcliffe, première détentrice officielle du record du monde du marathon en 2002, figure parmi les favorites des Jeux olympiques de 2004, à Athènes, en compagnie de la Kényane Catherine Ndereba et de la Japonaise Mizuki Noguchi, respectivement championne et vice-championne du monde à Paris en 2003. Seule en tête à partir du kilomètres, Mizuki Noguchi creuse de nouveau l'écart sur ses adversaires et l'emporte en malgré le retour dans les cinq derniers kilomètres de Catherine Ndereba qui se classe finalement deuxième en . L'Américaine Deena Kastor complète le podium en alors que Paula Radcliffe abandonne au kilomètre à la suite de douleurs à l'estomac. Comme pour l'épreuve masculine, le départ est donné depuis la ville de Marathon et l'arrivée se situe au Stade panathénaïque d'Athènes.