En agosto de 2004, Félix Sánchez ganó la medalla de oro en los Juegos Olímpicos de Atenas. Dominó la carrera de los 400 metros vallas y dejó a la República Dominicana en shock durante unos 50 segundos mientras el país detenía sus actividades para ver la competencia. La victoria de Sánchez fue histórica ya que fue la primera vez que el himno nacional dominicano sonaba en unos Juegos Olímpicos.
Cuatro años más tarde, en los Juegos Olímpicos de China 2008, Félix Díaz y Gabriel Mercedes también destacaron. Díaz ganó la medalla de oro en boxeo en la categoría de 64 kilogramos, convirtiéndose en el campeón olímpico y logrando la primera medalla de oro en la historia olímpica del boxeo para la República Dominicana. Por otro lado, Mercedes obtuvo la medalla de plata en Taekwondo, siendo la primera medalla de plata del país en estos deportes.
En el 2012, Félix Sánchez logró su segunda medalla de oro en los Juegos Olímpicos de Londres en los 400 metros vallas, convirtiéndose en el primer dominicano en obtener dos medallas en esa cita olímpica. A pesar de su edad, Sánchez demostró su destreza y dedicación al deporte, dedicando su triunfo a su abuela fallecida. Por otro lado, Luguelín Santos ganó la medalla de plata en los 400 metros planos, solo detrás del granadino Kirani James, quien se llevó la medalla de oro.
Al finalizar los ciclos olímpicos 2004-2008 y 2008-2012, la República Dominicana logró un total de tres medallas de oro y dos de plata en atletismo, boxeo y Taekwondo. Cada medalla fue premiada con incentivos millonarios por parte del gobierno, lo que marcó un precedente en el deporte nacional. Sin embargo, en los Juegos Olímpicos de Río 2016, la delegación dominicana solo obtuvo una medalla de bronce gracias a Luisito Pie en Taekwondo, quien venció en la pelea por el bronce a Javier Tortosa de España.
