Во время соревнований по велоспорту на XXVIII летних Олимпийских играх c 14 по 28 августа 2004 года было разыграно 18 комплектов наград в трёх дисциплинах. Шоссейные велогонки проходили по улицам Афин, трековые — на Олимпийском Велодроме, а маунтинбайковые — у горы Парнис (Parnitha Olympic Mountain Bike Venue[англ.]). В соревнованиях приняли участие 464 спортсмена из 61 страны: 334 мужчины и 130 женщин.
Самым юным участником был 18-летний литовец Игнат Коновалов, старейшим — 45-летняя Жанни Лонго. Для Лонго эти Игры стали шестыми в карьере, но не последними.
Австралийские велогонщики завоевали 10 медалей, выиграв треть всех соревнований; подобного успеха они не знали ни до, ни после Афинских игр.
Самым титулованным гонщиком стал британец Брэдли Уиггинс, завоевавший по одной медали каждой пробы. Уиггинс выиграет как минимум по одной золотой награде на трёх следующих Играх (2008, 2012, 2016).
В мужской раздельной шоссейной гонке первоначально победил Тайлер Хэмилтон (США). Однако впоследствии он был обвинён в употреблении допинга. Разбирательство завершилось в 2012 году тем, что Хэмилтон вернул золотую медаль, а Международный олимпийский комитет произвёл перераспределение наград[1].