Le Russe retrouve sa distance fétiche du 800 m dès l'année suivante. Figurant parmi les favoris des Championnats du monde de Paris-Saint-Denis, Yuriy Borzakovskiy se classe deuxième de la finale en 1 min 44 s 84, terminant à un centième de seconde seulement de l'Algérien Djabir Saïd-Guerni. Il obtient le plus grand succès de sa carrière durant la saison 2004 en remportant le titre des Jeux olympiques d'Athènes en 1 min 44 s 45. Il devance le Sud-Africain Mbulaeni Mulaudzi et le Danois Wilson Kipketer après avoir lancé son accélération à l'entame de la dernière ligne droite. Aux Championnats du monde 2005 d'Helsinki, le natif de Kratovo s'incline de peu face au néo-Bahreïnien Rachid Ramzi, obtenant sa deuxième médaille d'argent consécutive dans cette compétition. Il termine troisième de la finale mondiale de l'IAAF disputée en fin de saison à Monaco.