Sykling under Sommer-OL 2004 i Athen ble arrangert i perioden 14. august til 28. august. Det ble konkurrert i 18 øvelser i 3 grener, landeveissykling, banesykling og terrengsykling. Australia ble beste nasjon med 6 gull. Russland og Storbritannia fikk to gull hver. Paolo Bettini fra Italia vant landeveisrittet for menn. Gunn-Rita Dahle Flesjå fra Norge vant gull i terrengsykling.