Из-за удаленности Австралии и дороговизны билетов некоторые страны вообще отказались присылать своих спортсменов, часть других значительно сократила делегации. В довершение всего выяснилось, что из-за правил карантина на ввоз животных Мельбурн не сможет принять соревнования по конному спорту, в результате их пришлось провести в Стокгольме. Впервые в истории олимпиад проводившая ее страна столкнулась с бойкотом - Швейцария, Испания и Нидерланды отказались участвовать в Играх в знак протеста против подавления народного восстания советскими войсками в Венгрии. Китай не прислал своих спортсменов из-за участия в олимпиаде Тайваня. Это было тем более удивительно, так как Австралия к этим событиям не имела никакого отношения.
Несмотря на все сложности, летние Олимпийские игры в Мельбурне все-таки состоялись, на них приехали 3184 спортсмена из 67 стран. Участие в этих играх для спортсменов из северного полушария было связано со значительными сложностями – в частности, из-за непривычных сроков проведения Игр и необходимости акклиматизации. Несмотря на это, спортсмены смогли продемонстрировать высочайший уровень мастерства и мотивации. Первое место в командном зачете заняла команда СССР, завоевав 37 золотых, 29 серебряных и 32 бронзовые медали. Вторую строчку турнирной таблицы заняли олимпийцы из США, получив 32 золотые, 25 серебряных и 17 бронзовых наград. Почетное третье место досталось хозяевам олимпиады, они смогли завоевать 13 золотых, 8 серебряных и 14 бронзовых медалей.
Одним из самых интересных стал футбольный турнир, в котором сборной Советского Союза удалось дойти до финала и переиграть в нем команду Югославии. На этой олимпиаде советская команда одержала 6 побед, один матч сыграла вничью (выиграв потом в переигровке) и ни разу не проиграла. Самым сложными, физически и морально, стали два матча с командой Индонезии, которую до олимпиады никто не воспринимал всерьез. Отлично подготовленные физически, индонезийцы в первом матче не позволили советским спортсменам продемонстрировать свое мастерство, применив очень мощный прессинг в сочетании с глухой обороной, не позволявшей советским игрокам проникнуть в штрафную площадь. Первый матч закончился вничью, по его итогам футболисты из СССР сделали нужные выводы, несколько пересмотрев тактику. В частности, стали больше бить из-за пределов штрафной. В результате в матче переигровки была одержана убедительная победа со счетом 4:0.
Великолепно проявили себя в Мельбурне и советские легкоатлеты. Знаменитый бегун Валерий Куц выиграл сразу два золота на дистанциях 5 и 10 тысяч метров, установив олимпийские рекорды. Но главное, он сумел переиграть своего извечного соперника англичанина Гордона Пири, которому и прочили победу. Победили советские спортсмены в метании копья и толкании ядра среди женщин, в ходьбе на 20 км у мужчин. Владимир Сафронов стал первым советским олимпийским чемпионом по боксу. В один из дней Олимпиады советский гимн звучал в одном и том же зале в течение часа 11 раз. Гимнасты из СССР завоевали 11 золотых, 6 серебряных и 5 бронзовых наград.
Венгерский боксер Ласло Папп выиграл третью олимпиаду подряд, став первым в истории мирового бокса спортсменом, кому удалось это сделать. Вторую олимпиаду в современном пятиборье выиграл швед Ларс Халл.
На закрытии XVI летних Олимпийских игр спортсмены всех стран шли вместе, что стало зарождением еще одной олимпийской традиции.
