Bei den aufgrund der COVID-19-Pandemie um eine Jahr verschobenen Olympischen Sommerspielen in Tokio trat Đoković im Einzel und Mixed (gemeinsam mit Nina Stojanović) an. Im Einzel erreichte er das Halbfinale, das er in drei Sätzen gegen Alexander Zverev verlor (6:1, 3:6, 1:6). Damit gelang es ihm nicht, in die Fußstapfen von Steffi Graf zu treten und mit dem Golden Slam Siege bei allen vier Grand-Slam-Turnieren in einem Jahr sowie zusätzlich den Gewinn der Goldmedaille beim olympischen Tennisturnier zu erreichen.