وكانت المشاركة القطرية الخامسة على التوالي في الألعاب الأولمبية في أولمبياد سيدني الأسترالية عام 2000، وكانت المرة الأولى التي تظهر خلالها السباحة القطرية في المنافسات الأولمبية، حيث شاركت قطر بوفد مكون من 17 رياضيا في منافسات ألعاب القوى ورفع الأثقال، وكرة الطاولة، والرماية، والسباحة.

ونجحت قطر في أولمبياد سيدني 2000 في إحراز ميدالية برونزية في رفع الأثقال عن طريق الرباع القطري أسعد سعيد سيف في وزن 105 كجم، لتصبح الميدالية الأولمبية الثانية التي تحققها قطر.

وفي أولمبياد أثينا في اليونان 2004، شاركت قطر في خمس منافسات: هي الرماية والمصارعة ورفع الأثقال والسباحة وألعاب القوى، ورفع بطل الرماية ناصر العطية علم قطر في طابور العرض، وكانت تلك المشاركة هي الأكبر لقطر مقارنة بالنسخة الأولمبية السابقة، حيث بلغ إجمالي الوفد القطري 41 فردا من بينهم 20 رياضيا.

وفي أولمبياد بكين في الصين 2008، شاركت قطر في ست رياضات هي ألعاب القوى والرماية والسباحة ورفع الأثقال والمبارزة والتايكوندو، وارتفع عدد الرياضيين المشاركين إلى 22 لاعبا، بالإضافة إلى الوفد الإداري، وشهدت تلك الدورة الأولمبية مشاركة ألعاب القوى القطرية بأكبر بعثة لها برصيد 14 عداء، لتكون الأكبر مقارنة بالمشاركات السابقة في الدورات الأولمبية.

وكتبت المشاركة في أولمبياد لندن 2012 تاريخا جديدا لقطر بعد إحراز ميداليتين، واحدة فضية عن طريق معتز برشم في مسابقة الوثب العالي في منافسات ألعاب القوى، وبرونزية عن طريق ناصر العطية في منافسات الرماية في مسابقة الاسكيت، ليرتفع رصيد قطر من الميداليات إلى أربع ميداليات بواقع فضية وثلاث برونزيات.

وفي أولمبياد لندن، شاركت قطر في منافسات الرماية وألعاب القوى والسباحة وكرة الطاولة، وشهدت تلك الدورة الأولمبية ظهور المرأة القطرية لأول مرة من خلال مشاركة أربع لاعبات، وحملت بطلة الرماية بهية الحمد علم قطر في حفل الافتتاح.

وفي أولمبياد ريو بالبرازيل 2016، تواصلت الإنجازات القطرية عندما نجح بطل الوثب العالي معتز برشم في حصد الميدالية الفضية، حيث أهدى قطر الميدالية الخامسة في تاريخ مشاركاتها الأولمبية.

وشاركت قطر بوفد يضم 38 رياضيا ورياضية يمثلون 10 اتحادات رياضية تشمل ألعاب القوى، كرة اليد، الرماية، الفروسية، الملاكمة، الكرة الطائرة الشاطئية، السباحة، كرة الطاولة، الجودو، ورفع الأثقال.

وجاء أولمبياد طوكيو في اليابان 2020 ليكتب شهادة نجاح جديدة لقطر في الألعاب الأولمبية، فقد تم تسجيل المشاركة الأنجح على الإطلاق بعد تحقيق ميداليتين ذهبيتين عن طريق معتز برشم في الوثب العالي وفارس إبراهيم في رفع الأثقال، وبرونزية الكرة الطائرة الشاطئية لتكون المرة الأولى على الإطلاق التي يحقق خلالها منتخب جماعي عربي ميدالية أولمبية، ويرتفع الإجمالي العام للميداليات القطرية إلى ثماني ميداليات وسط تطلعات بحصد المزيد في الدورات الأولمبية المقبلة.