Lomong kvalifiserte seg til USAs OL-lag 6. juli 2008, etter å ha vært amerikansk statsborger ett år. Ved sommer-OL 2008 deltok han på 1500 meter, og gikk videre fra innledningsheatene, med femteplass i sitt heat. I semifinalen ble han imidlertid slått ut, og nådde ikke finalen. Han kom sist i sitt semifinaleheat, med tiden 3.41,00. Lomong ble valgt til å være USAs flaggbærer ved åpningsseremonien, av de andre lagkapteinene.