中国奥运军团在本届奥运会上取得了优异的成绩，在很多项目上都实现了历史性的突破，其中尤以孙杨成为第一个夺得奥运会金牌的中国男子游泳运动员最为令人瞩目。
1.孙杨、叶诗文历史性突破
中国泳将孙杨在男子400米自由泳比赛中战胜朴泰桓等强手夺得金牌，成为第一个获得奥运会男子游泳金牌的选手，他在男子1500米自由泳比赛中再夺金牌并打破世界纪录，也是第一个在奥运会比赛中打破世界纪录并夺得金牌的中国男子游泳选手。叶诗文在女子400米混合泳比赛中夺得金牌并打破世界纪录，成为第一个夺得该项目奥运会金牌的中国选手。
2.风云组合夺金填补国羽奥运空白
中国组合蔡赞/傅海峰在羽毛球男子双打决赛中力克丹麦组合鲍伊/莫根森夺得金牌，成为第一对夺得奥运会羽毛球男子双打金牌的中国选手，也为中国羽毛球队填补了最后一个项目的奥运会金牌的空白。
3.徐莉佳夺激光雷迪尔级金牌
徐莉佳曾在北京奥运会上夺得过女子激光雷迪尔级帆船单人艇的铜牌，在本届奥运会上她发挥出色，在决赛中一直处于领先地位，最终夺得金牌，也是中国选手首次夺得这个项目的奥运会金牌。
4.陈定夺金创男子竞走历史
中国小将陈定在男子20公里竞走比赛中，在队友的配合下夺得金牌，成为第一个夺得奥运会金牌的中国男子竞走运动员，他的队友王镇夺得铜牌。
5.中国女子重剑队和雷声夺金均创历史
中国女子重剑队先后战胜世界强队德国队、俄罗斯队和韩国队夺得女子重剑团体金牌，创造了在这个项目上奥运会最好成绩，同时也是中国第一枚奥运会团体击剑金牌。雷声夺得男子花剑个人金牌，也是中国选手在这个项目上首夺奥运会金牌。
6.曹忠荣现代五项夺银创历史
在现代五项男子比赛中，中国名将曹忠荣以5904分的优异成绩夺得银牌，这也是中国选手首次夺得现代五项的奥运会奖牌。
7.戴小祥夺得射箭男子个人铜牌创历史最佳
戴小祥在射箭男子个人赛中连克强手闯进半决赛，最终获得铜牌。这个成绩也是中国男选手在奥运会上第一次夺得男子射箭项目的奖牌。
8.郭爽夺两银一铜创历史
在中国自行车的奥运史上，只有江永华和姜翠华夺得过场地500米计时赛的银牌和铜牌，但在本届奥运会上，郭爽发挥格外出色。她和宫金杰联袂夺得女子团体竞速赛银牌，此后她又夺得凯林赛银牌和争先赛的铜牌，一个人独得两银一铜的优异成绩，创造了中国自行车人在奥运会上的最好成绩。
9.花样游泳夺金创历史最佳
中国花样游泳队在花样游泳集体自选比赛中战胜西班牙队夺得银牌，这也是中国队在这个项目上历史最佳成绩，刘鸥/黄雪辰夺得双人自由自选铜牌，也是中国队在这个项目上的历史最佳成绩。
10.徐丽丽夺银创造女子柔道63公斤级奥运最佳
中国女将徐丽丽夺得女子柔道63公斤级银牌，是中国选手在这个级别上奥运会的最好成绩。
11.丁峰首夺男子25米手枪速射奖牌
在男子25米手枪速射比赛中，中国选手丁峰战胜众多强手夺得铜牌，这也是中国选手首次夺得这个项目的奥运会奖牌。
12.景瑞雪夺银创女子摔跤63公斤级历史最佳
中国选手景瑞雪在女子自由式摔跤63公斤级比赛中连克强手闯进决赛，在决赛中负于日本名将伊调馨夺得银牌，创造了中国选手在这个级别上奥运会的最佳成绩。
