El equipo español encaraba los Juegos Olímpicos de Atenas con optimismo, sabedores de su gran potencial (los Gasol, Calderón, Felipe Reyes, etc. seguían mejorando año tras año, e incluso veteranos como Garbajosa también lo hacían. Además eran ya muchos años con el mismo bloque de jugadores y el equipo era cada vez más equipo), y con un nuevo técnico, Mario Pesquera, que volvía a estar a pie de pista tras muchos años de retiro en los banquillos en los que se había dedicado a otros temas, como la dirección deportiva o tareas de comentarista en medios de comunicación. Pau Gasol, por su lado, había tenido una temporada buena como siempre en lo particular y por primera vez desde su llegada a la NBA exitosa en lo colectivo, contribuyendo a clasificar a los Memphis Grizzlies por primera vez en su historia para los playoffs. Además Pau llegaba como una absoluta estrella internacional y con vitola de dominador en las competiciones FIBA después del Europeo de Suecia.

España había conseguido plaza para estos JJOO al ganar la agónica semifinal ante Italia en el Europeo del año anterior, y estaba encuadrada en el grupo A junto a Argentina (subcampeona mundial), Serbia y Montenegro (campeona mundial), Italia (bronce en el Europeo de Suecia), Nueva Zelanda (cuarta clasificada en el Mundial de Indianápolis) y China. De entre esos seis equipos se clasificaban cuatro para la siguiente ronda, la de cuartos de final, y el objetivo era quedar primeros para enfrentarse al cuarto clasificado del grupo B, y es que en ese grupo tras EEUU, Lituania y Grecia el resto de selecciones bajaban ostensiblemente el nivel, o por lo menos eso se pensaba a priori.

España debutó el día 15 de Agosto, domingo, ante China, en un partido muy sencillo que rompió en el segundo cuarto. China era un equipo que contaba con una estrella, Yao Ming, y un ramillete de buenos tiradores, pero carecían de bases fiables, dureza interior, orden táctico y fue una presa fácil para el equipo español. Pau Gasol mandó con 21 puntos y 10 rebotes, además de encargarse de defender durante todo el partido a la estrella rival, Yao Ming, que hizo un discreto partido, con 12 puntos y 8 rebotes con 4 de 11 en tiros de dos puntos. El seleccionador Mario Pesquera aprovechó para repartir mucho los minutos sabedor de que era un respiro que en posteriores partidos podrían agradecer.

En la segunda jornada tocaba un hueso durísimo, Argentina, a la que España había derrotado pocos días atrás en Madrid en un torneo de preparación. Los españoles y argentinos se conocían bien, pues gran parte de los jugadores argentinos jugaban en la liga ACB, y había cierto pique por ser dos equipos de muchísimo nivel y porque los jugadores de ambos equipos se habían enfretando muchísimas veces en sus clubs.

España empezó muy fuerte, apoyada en la aportación de Calderón y Pau Gasol, y cogió ventajas al final del primer cuarto que superaban los diez puntos. No obstante Argentina, de la mano de un muy inspirado Luis Scola, recortó las diferencias y llegó al ecuador del partido ganando por cinco puntos. En España sólo los citados Gasol y Calderón estaban dando la talla, con puntuales aportaciones de Felipe Reyes en forma de rebotes ofensivos, y el partido estaba cuesta arriba más que por el resultado por la tendencia del mismo. El tercer cuarto empezó de manera similar, y en los minutos finales España empezó una remontada que luego culminó en el último cuarto de la mano de triples providenciales de De la Fuente, Garbajosa e Iturbe. Finalmente España se hizo con la victoria por 87 a 76, triunfo coronado por un glorioso mate en toda la cara de Gasol a Nocioni. El pivot grizzlie fue el mejor de España y de todo el partido y acabó con 26 puntos, 8 rebotes y 5 tapones, además de obligar a Oberto a pasar más tiempo del habitual en el banquillo por problemas de faltas. Era una victoria importante por la moral que daba vencer a una de las grandes favoritas del torneo (EEUU, Argentina y Lituania eran las tres favoritas, por ese orden) y que acercaba a España a ese anhelado primer puesto en el grupo. A todo esto EEUU había perdido en la primera jornada ante Puerto Rico y ese complicaba las previsiones iniciales, pero en ese momento las cábalas para ver que rival podía tocar quedaban muy lejanas.

El tercer día tocaba jugar contra Italia, en una reedición de las semifinales del último Europeo. Fue un partido enmarañado y complicado, en el que la selección española llego a estar 10 puntos abajo en el tercer cuarto. La defensa italiana, que había dejado a Gasol en dos puntos en la primera parte, y su acierto exterior, con continuos triples de Bulleri, Basile o Riggeti que martilleaban el aro español pusieron las cosas muy difíciles a los de Pesquera, pero los españoles dieron una muestra de madurez y con defensa y paciencia lograron sacar el partido. Muestra de madurez que también hizo Pau Gasol, que esperó su momento y no lo dejó pasar, haciendo 14 puntos en la segunda mitad. Otro hombre clave en la victoria española fue Jorge Garbajosa, que ese mismo verano había fichado por Unicaja de Málaga poniendo fin así a una etapa en la Lega italiana de cuatro años.

Con ese victoria el primer puesto estaba casi asegurado, ya que un triunfo más España lo tenía matemáticamente, y quedaban dos partidos, ante una Serbia y Montenegro que había dado muestras de debilidad tras perder en la última jornada ante Nueva Zelanza y unos neozelandeses que sólo habían ganado ese partido, no siendo capaces de derrotar a China. Los serbios conservaban un ramillete de nombres que en los últimos tiempos no habían demostrado gran cosa como equipo, y la tangana del último enfrentamiento, en Suecia, estaba aún en el recuerdo.

El partido comenzó con ligeras ventajas españolas y una Serbia y Montenegro que dejaba claro que iba a vender cara su derrota con continuas protestas, simulaciones, provocaciones, etc. España se dejó llevar por este juego áspero y el encuentro llegó al descanso con un pírrico 31-31. Los equipos aumentaron su producción ofensiva en el tercer cuarto, pero el partido siguió igualado hasta el último período en que el un parcial de 25-16 dio el triunfo a España por 76-68. Fue un partido poco espectacular de España pero que mostró una vez la madurez del equipo español, que como ante Argentina e Italia logró la victoria con gran solvencia en el último cuarto. Gasol estuvo discreto para lo que era su nivel habitual y terminó con 14 puntos, 5 rebotes y 2 tapones, pero varios jugadores como Calderón (gran torneo el del extremeño), Navarro, Felipe Reyes o Jiménez aportaron y contribuyeron a un trabajado triunfo. Por parte serbia algo de Bodiroga, Drobjnak o Radmanovic y la habitual ración de provocación y malos modos. Esta vez, si en Suecia Drobjnak se llevó la palma, fue Tomasevic el que lo hizo con una gran demostración de agresiones con y sin balón, protestas desairadas, simulaciones escandalosas, etc. etc.

Con esta victoria España aseguraba el primer puesto en el grupo y quedaba un partido de trámite ante Nueva Zelanda, pero cierta inquietud crecía entre el aficionado porque en el otro grupo parecia casi hecho que EEUU iba a ser cuarto y por rival de España en cuartos de final. No es que se tuviera miedo del equipo estadounidense pero desde luego ganar todos los partidos y quedar primeros de grupo, para luego tener como rival en cuartos de final a EEUU, no entraba en las previsiones.

Mario Pesquera aprovechó el partido ante Nueva Zelanda para dar minutos de descanso a los hombre más cargados, como Gasol o Navarro, y España ganó por 88 a 84 un partido que se jugó a las 9 horas de la mañana en Atenas. Gasol hizo 14 puntos, 10 rebotes y 1 tapón y España encaraba invicta y con buenas sensaciones el partido de cuartos de final, a pesar de que al final se confirmara que el rival era Estado Unidos. Los estadounidenses tenían un equipo cuajado de estrellas NBA como Allen Iverson, Tim Duncan, Shawn Marion, LeBron James, etc., pero ya habían perdido ante Puerto Rico y Lituania.

El partido ante EEUU se jugó el día 26 de Agosto, jueves, a las 12:30 del mediodía en España. En aquel momento se consideró la cita más importante desde la final de los JJOO de Los Angeles, por el marco y por el rival. El choque estuvo igualado hasta el final, España llegó a tener una pelota para ponerse uno arriba a falta de dos minutos y medio que perdió lastimosamente Rudy Fernández en un contrataque franco, pero al final EEUU se llevó el partido por 102-94. Pau Gasol estuvo simplemente soberbio, superando a toda la batería de hombres altos de EEUU que contaba con jugadores como Duncan, Odom, Boozer o Amare Stoudomire. Aún asi el de Sant Boi impuso su ley en la zona y acabó con 29 puntos, 6 rebotes y 2 tapones, además multitud de faltas a los pívots americanos que les obligaron a pasar más tiempo del deseado por ellos en el banquillo. Por España Jose Calderón estuvo también excepcional, y Jorge Garbajosa dio la cara como casi siempre, pero un nefasto Juan Carlos Navarro y sus 5 de 18 en tiros enterró buena parte de las opciones españolas. Gasol jugó los 40 minutos y quizá por el cansancio sus compañeros buscaron otras opciones en la segunda mitad, pero lo cierto es que el de Sant Boi dejó de ser la primera opción ofensiva de la selección española y la jugada salió mal. Eso y los triples de Stephon Marbury, 6 de 9 convirtió el base de EEUU a pesar de estar lejos de ser un gran tirador, ante una blanda defensa en zona de España, mataron las esperanzas de un equipo español que había llegado al partido invicto y habiendo batido a varios rivales gran nivel. En resumen una gran decepción pero que quizás dejó la semilla de lo que fue España en el Mundial de Japón.

El absurdo sistema de competición mandó a España a luchar por el séptimo puesto contra China y los de Pesquera ganaron otra vez fácilmente a los asiáticos por 92 a 76. Una vez más Gasol superó ampliamente a Yao Ming, que se quedó en 14 puntos y 7 rebotes por 37 puntos (¡14 de 16 en tiros de dos!) y 7 rebotes del español.

Pau Gasol mostró un gran nivel durante el torneo, promediando 22.4 puntos, 7.3 rebotes y 1.9 tapones, y dejando claro que a nivel FIBA estaba en el grupo de los tres o cuatro jugadores más determinantes.