ประเทศลักเซมเบิร์ก เข้าร่วมการแข่งขันกีฬาโอลิมปิกฤดูร้อน 2020 ที่โตเกียว เดิมกำหนดให้จัดการแข่งขันระหว่างวันที่ 24 กรกฎาคม ถึง 9 สิงหาคม 2020 แต่ถูกเลื่อนออกไปเป็นวันที่ 23 กรกฎาคม ถึง 8 สิงหาคม 2021 เนื่องจากการระบาดทั่วของโควิด-19 นับตั้งแต่การเข้าร่วมอย่างเป็นทางการครั้งแรกในปี 1900 นักกีฬาลักเซมเบิร์กได้เข้าร่วมในกีฬาโอลิมปิกฤดูร้อนทุกครั้ง ยกเว้นโอลิมปิกฤดูร้อน 1904, 1908 และโอลิมปิกฤดูร้อน 1984 ที่ลอสแองเจลิสในช่วงภาวะเศรษฐกิจตกต่ำครั้งใหญ่ทั่วโลก จำนวนนักกีฬา กีฬา ชาย หญิง รวม ยิงธนู 1 0 1 กรีฑา 2 0 2 จักรยาน 2 1 3 ขี่ม้า 1 0 1 ว่ายน้ำ 1 1 2 เทเบิลเทนนิส 0 2 2 ไตรกิฬา 1 0 1 รวม 8 4 12 ยิงธนู นักยิงธนูของลักเซมเบิร์กคว้าตำแหน่งในการแข่งขันโอลิมปิกประเภทธนูโค้งบุคคลชายตามอันดับโลก นักกีฬา รายการ จัดอันดับ 64 คน 32 คน 16 คน ก่อนรองฯ รอบรองฯ ชิงชนะเลิศ/ คะแนน อันดับ คู่แข่งคะแนน คู่แข่งคะแนน คู่แข่งคะแนน คู่แข่งคะแนน คู่แข่งคะแนน คู่แข่งคะแนน อันดับ เจฟฟ์ แองแกลส์ ชายเดี่ยว 646 55 แพ้ 0–6 ไม่ได้ผ่านเข้ารอบ กรีฑา นักกีฬาลักเซมเบิร์กผ่านเกณฑ์การเข้าร่วมการแข่งขันโดยใช้เวลาที่ผ่านการคัดเลือกหรืออันดับโลกในรายการกรีฑาต่อไปนี้ (มีนักกีฬาสูงสุด 3 คนในแต่ละรายการ) ;ประเภทลู่และถนน นักกีฬา รายการ ฮีท รอบรองฯ ชิงชนะเลิศ ผล อันดับ ผล อันดับ ผล อันดับ ชาร์ลส เกรเธน 1,500 เมตร ชาย 3:41.90 6 Q 3:32.86 6 q 3:36.80 12 ;ประเภทลาน นักกีฬา รายการ คัดเลือก ชิงชนะเลิศ ระยะทาง ตำแหน่ง ระยะทาง ตำแหน่ง บ็อบ แบร์เทอเมส์ ทุ่มน้ำหนักชาย 20.16 21 ไม่ได้ผ่านเข้ารอบ จักรยาน ;ประเภทถนน ลักเซมเบิร์กส่งนักปั่นเข้าทีม 3 คน (ชาย 2 คน / หญิง 1 คน) เพื่อเข้าแข่งขันจักรยานถนนโอลิมปิกตามลำดับ โดยจบการแข่งขันในระดับประเทศด้วยอันดับ 50 อันดับแรก (ชาย) และอันดับ 22 อันดับแรก (หญิง) ในการจัดอันดับโลก UCI นักกีฬา รายการ เวลา อันดับ เควิน เจนนิเอตส์ จักรยานทางไกล ชาย 6:15:38 37 มีแชล รีส์ 6:21:46 73 คริสตีน มาเจรัส จักรยานทางไกล หญิง 3:55:13 20 ไทม์ไทรอัล หญิง 34:34.13 21 ขี่ม้า ลักเซมเบิร์กส่งนักขี่ม้าเดรสเสจเข้าแข่งขันขี่ม้าโอลิมปิก โดยจบการแข่งขันในอันดับสองอันดับแรกนอกรอบคัดเลือกกลุ่มในการจัดอันดับโอลิมปิกของ FEI ประเภทบุคคลสำหรับกลุ่ม B (ยุโรปตะวันตกเฉียงใต้) ซึ่งถือเป็นการเปิดตัวของประเทศในกีฬารายการนี้ ;ศิลปะการบังคับม้า นักกีฬา ม้าที่แข่ง รายการ กรังด์ปรีซ์ กรังด์ปรีซ์ฟรีสไตล์ โดยรวม คะแนน อันดับ ด้านเทคนิค เชิงศิลปะ คะแนน อันดับ นิโคลัส วากเนอร์ ควอเตอร์แบ็ก จูเนียร์ บุคคล 70.512 25 ไม่ได้ผ่านเข้ารอบ Qualification Legend: Q = Qualified for the final; q = Qualified for the final as a lucky loser ว่ายน้ำ นักว่ายน้ำลักเซมเบิร์กยังผ่านเกณฑ์การคัดเลือกในรายการต่อไปนี้ (สูงสุด 2 นักว่ายน้ำในแต่ละรายการในเวลาคัดเลือกโอลิมปิก (OQT) และอาจรวมถึง 1 นักว่ายน้ำในเวลาคัดเลือกโอลิมปิก (OST): นักกีฬา รายการ ฮีท รอบรองฯ ชิงชนะเลิศ เวลา อันดับ เวลา อันดับ เวลา อันดับ ราฟาเอล สแตคคิออตติ เดี่ยวผสม 200 เมตร ชาย 2:03.17 42 ไม่ได้ผ่านเข้ารอบ จูลี เมย์เนน ฟรีสไตล์ 50 เมตร หญิง 25.36 25 ไม่ได้ผ่านเข้ารอบ ฟรีสไตล์ 100 เมตร หญิง 55.69 32 ไม่ได้ผ่านเข้ารอบ เทเบิลเทนนิส ลักเซมเบิร์กส่งนักกีฬาสองคนเข้าร่วมการแข่งขันปิงปองในโอลิมปิก โดย หนี เซี่ยเหลียน เข้าแข่งขันโอลิมปิกเป็นครั้งที่ 6 ติดต่อกันและคว้า 1 ใน 3 ตำแหน่งในประเภทหญิงเดี่ยวได้สำเร็จจากชัยชนะในเหรียญทองแดงในการแข่งขันกีฬายูโรเปียนเกมส์ 2019 ที่มินสค์ ประเทศเบลารุส ในขณะเดียวกัน ซาราห์ เดอ นุต ก็ได้รับเลือกให้เป็นหนึ่งใน 10 นักปิงปองที่ผ่านเข้ารอบเพื่อเข้าร่วมการแข่งขันรายการเดียวกันนี้โดยอัตโนมัติ โดยอิงตามการจัดอันดับโอลิมปิกของ ITTF เมื่อวันที่ 1 มิถุนายน 2021 นักกีฬา รายการ เบื้องต้น รอบแรก รอบที่ 2 รอบที่ 3 16 คน ก่อนรองฯ รอบรองฯ ชิงชนะเลิศ/ คู่แข่งผล คู่แข่งผล คู่แข่งผล คู่แข่งผล คู่แข่งผล คู่แข่งผล คู่แข่งผล คู่แข่งผล อันดับ ซาราห์ เดอ นุต หญิงเดี่ยว แพ้ 3–4 ไม่ได้ผ่านเข้ารอบ หนี เซี่ยเหลียน แพ้ 3–4 ไม่ได้ผ่านเข้ารอบ ไตรกีฬา ลักเซมเบิร์กผ่านการคัดเลือกนักไตรนักกีฬาเพียงคนเดียวจากการจัดอันดับโลกประเภทบุคคล ซึ่งถือเป็นการกลับมาแข่งขันกีฬาประเภทนี้ในประเทศเป็นครั้งแรกนับตั้งแต่ปักกิ่ง 2008 นักกีฬา รายการ เวลา อันดับ ว่ายน้ำ(1.5 กม.) เปลียนชุดครั้งแรก จักรยาน(40 กม.) เปลียนชุดครั้งที่ 2 วิ่ง(10 กม.) รวม สเตฟาน ซาเคออุส บุคคลชาย 17:56 0:39 56:29 0:32 36:45 1:52:21 44 อ้างอิง 2020 ลักเซมเบิร์ก