Khorkina dro til Sommer-OL 2004 som en av favorittene. Hun turnet ikke opp imot sitt beste i kvalifiseringene, men kvalifiserte seg til finalen i mangekamp og skranke. I lagkonkurransen hadde ikke Russland et like godt lag som forrige OL, men de vant bronse, noe de var svært fornøyde med.