Sân đã được cải tạo rộng rãi đúng lúc cho Thế vận hội Mùa hè 2004 và Thế vận hội dành cho người khuyết tật Mùa hè 2004, bao gồm một mái che được thiết kế bởi Santiago Calatrava, và được định vị đổi mới với thủy lực Enerpac. Mái che đã được thêm vào bên lề và hoàn thành đúng lúc khai mạc Thế vận hội. Sân vận động sau đó được chính thức mở cửa trở lại vào ngày 30 tháng 7 năm 2004. Sân đã tổ chức các sự kiện điền kinh và trận chung kết môn bóng đá tại Thế vận hội và các môn điền kinh tại Paralympics. Sân cũng tổ chức lễ khai mạc vào ngày 13 tháng 8 năm 2004 và lễ bế mạc vào ngày 29 tháng 8 năm 2004 cùng với các nghi thức Paralympics vào ngày 17 và 28 tháng 9. Năm 2007, sân vận động OAKA đã tổ chức trận chung kết UEFA Champions League 2007 giữa AC Milan và Liverpool (2-1). Sức chứa của sân vận động đã giảm xuống còn 72.000 chỗ ngồi cho Thế vận hội, sức chứa ban đầu là khoảng 75.000 chỗ ngồi, mặc dù chỉ có 69.618 chỗ ngồi được công khai cho các sự kiện theo dõi và thực địa và nhiều hơn một chút cho trận chung kết bóng đá. Hệ thống sân cỏ bao gồm cỏ tự nhiên trong các thùng chứa mô-đun kết hợp hệ thống tưới và thoát nước.