Na kongresu v Sorboni leta 1894 so za program v Atenah predlagali številne športe. Prve uradne objave o športnih dogodkih so vključevale športe, kot sta nogomet in kriket, vendar ti načrti niso bili nikoli dokončani in ti športi se niso uvrstili na končni seznam iger. Načrtovani sta bili veslanje in jadranje, vendar sta bili zaradi slabega vremena na načrtovani dan tekmovanja odpovedani.
Atletika
Na atletskih tekmovanjih je bilo med vsemi športi največ mednarodnih udeležencev. Glavni vrhunec je bil maraton, ki je prvič potekal na mednarodnem tekmovanju. Spyridon Louis je bil edini grški atletski prvak in nacionalni junak. Čeprav je bila Grčija favorizirana za zmago v metu diska ali suvanju krogle, so najboljši grški atleti v obeh disciplinah končali tik za Američanom Robertom Garrettom.
Svetovni rekordi niso bili postavljeni, saj se je tekmovanja udeležilo le nekaj najboljših mednarodnih tekmovalcev. Poleg tega so bili ovinki na progi zelo ozki, zato je bilo težko doseči hitre čase v tekaških disciplinah. Kljub temu je Thomas Burke iz Združenih držav Amerike zmagal v teku na 100 metrov v 12,0 sekunde in v teku na 400 metrov v 54,2 sekunde. bil je edini, ki je uporabil "pritajeni štart" (položitev kolena na tla), kar je zmedlo žirijo. Na koncu so mu dovolili štartati iz "neudobnega položaja".
Kolesarjenje
Za kolesarska tekmovanja so se uporabljala pravila Mednarodne kolesarske zveze. Kolesarska tekmovanja na stezi so potekala na novo zgrajenem velodromu Neo Phaliron. Izvedena je bila le ena cestna dirka, in sicer dirka od Aten do Maratona in nazaj (87 kilometrov).
Na stezi je bil najboljši kolesar Francoz Paul Masson, ki je zmagal v vožnji na čas na en krog, šprintu in teku na 10 000 metrov. Na 100 kilometrov je Masson nastopil kot pospeševalec svojega rojaka Léona Flamenga. Flameng je zmagal po padcu in po tem, ko se je ustavil, da bi počakal, da njegov grški nasprotnik Georgios Kolettis odpravi mehansko težavo. Avstrijski sabljač Adolf Schmal je zmagal na 12-urni dirki, ki sta jo končala le dva kolesarja, na cestni dirki pa je zmagal Aristidis Konstantinidis.
Ograje
Tekmovanja v sabljanju so potekala v dvorani Zappeion, ki je bila zgrajena z denarjem, ki ga je Evangelis Zappas namenil za oživitev antičnih olimpijskih iger, vendar prej ni bila v uporabi. V nasprotju z drugimi športi (v katerih so na olimpijskih igrah lahko sodelovali le amaterji) so v sabljanju lahko tekmovali tudi profesionalci, vendar na ločenem tekmovanju. Ti profesionalci so veljali za športnike, prav tako kot amaterji.
Na sporedu so bili štirje dogodki, vendar je bil dogodek v epeju iz neznanih razlogov odpovedan. Na tekmovanju v petanki je zmagal Francoz Eugène-Henri Gravelotte, ki je v finalu premagal svojega rojaka Henrija Callota. V ostalih dveh disciplinah, sablji in mojstrskem petanki, so zmagali grški sabljači. Leonidas Pyrgos, ki je zmagal v slednji disciplini, je postal prvi grški olimpijski prvak v moderni dobi.
Gimnastika
Gimnastika je bila na igrišču stadiona Panathinaiko. Nemčija je poslala 11-člansko ekipo, ki je zmagala v petih od osmih disciplin, vključno z obema ekipnima disciplinama. Na ekipni tekmi na bradlji je bila nemška ekipa brez konkurence. Trije Nemci so dodali še posamične naslove: Hermann Weingärtner je zmagal na bradlji, Alfred Flatow na parterju, Carl Schuhmann, ki je uspešno tekmoval tudi v rokoborbi, pa na preskoku. Švicarski telovadec Louis Zutter je zmagal na parterju, Grka Ioannis Mitropoulos in Nikolaos Andriakopoulos pa sta slavila na krogih oziroma na skakalnici.
Streljanje
Na strelišču v Kallithei je potekalo strelsko tekmovanje v petih disciplinah - dve s puško in tri s pištolo. V prvi disciplini, streljanju z vojaško puško, je zmagal Pantelis Karasevdas, edini tekmovalec, ki je z vsemi streli zadel tarčo. V drugi disciplini, za vojaške pištole, sta slavila dva ameriška brata: John in Sumner Paine sta postala prva brata in sestre, ki sta na istem tekmovanju zasedla prvo in drugo mesto. Da ne bi osramotila gostiteljev, sta se brata odločila, da bo v naslednji disciplini s pištolami, prosti pištoli, tekmoval le eden od njiju. Sumner Paine je zmagal v tej disciplini.
Brata Paine nista tekmovala v streljanju s pištolo na 25 metrov, saj so sodniki ugotovili, da njuno orožje ni ustrezalo zahtevanemu kalibru. V njuni odsotnosti je zmagal Ioannis Phrangoudis. Istega dne se je začela še zadnja disciplina, streljanje s prosto puško. Vendar se zaradi teme tekmovanje ni končalo in je bilo končano naslednje jutro, ko je bil za prvaka okronan Georgios Orphanidis.
Plavanje
Plavalno tekmovanje je potekalo na odprtem morju. V zalivu Zea ob obali Pireja je bilo skoraj 20.000 gledalcev, ki so spremljali tekmovanje. Voda v zalivu je bila mrzla, zato so tekmovalci med tekmo trpeli. Na isti dan (11. aprila) so potekale tri odprte tekme (100 m prosto, 500 m prosto in 1200 m prosto) ter posebna tekma, na kateri so lahko tekmovali samo grški jadralci.
Za Madžara Alfréda Hajósa je isti dan pomenil, da je lahko tekmoval le v dveh disciplinah. Zmagal je v obeh disciplinah, v katerih je plaval, na 100 in 1200 metrov prostega sloga. Hajós je pozneje postal eden od le dveh olimpijcev, ki sta osvojila medaljo tako na atletskih kot na umetniških tekmovanjih, ko je leta 1924 osvojil srebrno medaljo za arhitekturo. Na 500 metrov prostega sloga je zmagal avstrijski plavalec Paul Neumann, ki je svoje nasprotnike premagal za več kot minuto in pol.
Tenis
Čeprav je bil tenis ob koncu 19. stoletja že pomemben šport, se na turnirju v Atenah ni pojavil nihče od najboljših igralcev. Tekmovanje je potekalo na igriščih atenskega teniškega kluba in na igrišču velodroma, ki se je uporabljal za kolesarske prireditve. Johna Piusa Bolanda, ki je na tekmovanju zmagal, je na tekmovanje prijavil njegov sošolec iz Oxforda. Boland je v prvem krogu premagal Friedricha Trauna, obetavnega teniškega igralca iz Hamburga, ki je bil izločen v šprintu na 100 metrov. Boland in Traun sta se odločila, da bosta sodelovala v dvojicah, v katerih sta se uvrstila v finale in po izgubljenem prvem nizu premagala grške in egiptovske nasprotnike.
Dvigovanje uteži
Leta 1896 je bil šport dvigovanja uteži še mlad in pravila so se razlikovala od današnjih. Tekmovanja so potekala na prostem, na igrišču glavnega stadiona, in ni bilo omejitev teže. Prvo tekmovanje je potekalo v slogu, ki je danes znan kot "clean and jerk". Izstopala sta dva tekmovalca: Škot Launceston Elliot in Viggo Jensen z Danske. Oba sta dvignila enako težo, vendar je žirija, ki ji je predsedoval princ George, odločila, da je Jensen to storil v boljšem slogu. Britanska delegacija, ki ni poznala tega pravila o neodločenem izidu, je vložila protest. Dvigalcema je bilo na koncu dovoljeno opraviti nadaljnje poskuse, vendar se nobeden od njiju ni izboljšal in Jensen je bil razglašen za prvaka.
Elliot je zmagal v dvoboju z eno roko, ki je potekal takoj po dvoboju z dvema rokama. Jensen se je med zadnjim poskusom dvoboja z dvema rokama rahlo poškodoval in ni bil kos Elliotu, ki je zlahka zmagal. Grško občinstvo je bilo očarano nad škotskim zmagovalcem, ki se jim je zdel zelo privlačen. Med tekmovanjem v dvigovanju uteži se je zgodil nenavaden dogodek: služabniku je bilo naročeno, naj odstrani uteži, kar se mu je zdelo težko opravilo. Princ George mu je priskočil na pomoč; dvignil je utež in jo na veselje množice z lahkoto vrgel precej daleč.
Rokoborba
Na tekmovanju v rokoborbi, ki je potekalo na stadionu Panathinaiko, ni bilo težnostnih razredov, kar je pomenilo, da je bil med tekmovalci vseh velikosti samo en zmagovalec. Uporabljena pravila so bila podobna sodobnim grško-rimskim rokoborbam, čeprav ni bilo časovne omejitve in niso bili prepovedani vsi prijemi za noge (v nasprotju s sedanjimi pravili).
Razen dveh grških tekmovalcev so bili vsi tekmovalci prej aktivni v drugih športih. Prvak v dvigovanju uteži Launceston Elliot se je pomeril s prvakom v gimnastiki Carlom Schuhmannom. Slednji je zmagal in se uvrstil v finale, kjer se je pomeril z Georgiosom Tsitasom, ki je pred tem premagal Stephanosa Christopoulosa. Zaradi teme je bila finalna tekma po 40 minutah prekinjena; nadaljevala se je naslednji dan, ko je Schuhmann za zaključek dvoboja potreboval le četrt ure.