新中国成立后,中国队2次参加奥运会均放弃参加决赛阶段资格。1952年赫尔辛基奥运会,中国队因迟到,未能参赛,被迫弃权。1956年墨尔本奥运会,中国队从亚洲区突围,但决赛阶段弃权。在这届中国队名单中,有年维泗、张宏根、陈成达、张京天等著名球员。
1980年莫斯科奥运会,中国队参加亚洲区第3组预选赛,比赛在新加坡进行。中国队首战1-0小胜印度,黄向东利用点球打入全场比赛唯一进球。中国队次战2-2战平伊朗,李福宝和迟尚斌为中国队得分。中国队第3战1-1战平朝鲜,对手贡献一粒乌龙球。中国队小组第4战7-0横扫斯里兰卡,小组末战0-1不敌新加坡。最终,中国队2胜2和1负积6分,列小组第3被淘汰。
1984年洛杉矶奥运会,中国队在亚大区第4组预选赛,比赛在曼谷进行,比赛采用双循环赛制。中国队2战香港队的比分为4-0、3-1,战韩国3-3、0-0,战泰国0-0、0-1。最终,中国队列小组第3被淘汰。
1988年汉城奥运会,中国队在亚洲东区小组赛中主场9-0大胜菲律宾、客场0-0闷平香港、客场10-0横扫菲律宾、主场1-0小胜香港。在亚洲区东区决赛中,中国队主场8-0、客场12-0战胜尼泊尔,与日本的比分是主场0-1、客场2-0,客场1-0、主场2-0战胜泰国,中国队历史上首次、也是迄今为止唯一一次以非东道主身份杀入奥运会决赛圈,那也是中国足球真正意义上的首次“冲出亚洲”。
1992年巴塞罗那奥运会,中国队在亚洲区小组赛平壤赛区12-0大胜马尔代夫、3-0力克新加坡、4-0再胜尼泊尔、1-1战平朝鲜,在北京赛区中17-0横扫马尔代夫、3-0战胜新加坡、10-0战胜尼泊尔、1-0小胜朝鲜。在新加坡进行的亚洲区决赛中,中国队2-1小胜日本、0-1不敌卡塔尔、1-0小胜科威特、3-0大胜巴林、1-3不敌韩国,列亚洲区第4被淘汰。
1996年亚特兰大奥运会,中国队在亚洲区A组预赛中主场4-0战胜新加坡,客场2-1、主场2-0双杀马来西亚,客场3-1再胜新加坡。在吉隆坡进行的亚洲区决赛中,中国队4-2力克哈萨克斯坦、1-1战平沙特、0-3惨败韩国,列B组第3被淘汰。
2000年悉尼奥运会,中国队在亚洲区小组赛河内赛区中4-0战胜越南和缅甸、1-0小胜朝鲜。在上海赛区中,中国队3-0战胜越南、6-0大胜缅甸、2-0再胜朝鲜。在亚洲区决赛B组中,中国队客场0-1不敌韩国、主场2-1小胜巴林、主场1-1战平韩国、客场0-1不敌巴林,列 B 组第2被淘汰。
2004年雅典奥运会,中国队亚洲区预选赛第2轮主场2-0、客场2-3,总比分4-3淘汰叙利亚。在亚洲区决赛A组中,中国队客场0-1不敌韩国、主场1-1战平马来西亚、主场3-1伊朗、客场1-2不敌伊朗、主场0-2不敌韩国、客场2-1小胜马来西亚,列A组第3被淘汰。
自1988年后,中国国奥队连续4次都未能打入奥运会正赛,但也均是在亚洲区决赛阶段小组赛折戟。2008年,北京成功申办奥运会,国奥顺理成章的“被出线”。
2012年伦敦奥运会,国奥队在亚洲区预选赛阶段被阿曼淘汰,主场0-1、客场1-3,总比分1-4不敌对手。奥运会预选赛阶段只打了2场比赛,2战尽墨,丢4球,进1球,这是59年来中国队战奥运会的最差战绩。
2016年里约奥运会,亚预赛J组的比赛在万象进行,国奥队开局2个5-0战胜蒙古和新加坡,最后一3-0战胜东道主老挝,3战全胜进13球0失球头名出线。在奥预赛决赛阶段中,国奥队2个1-3不敌卡塔尔和叙利亚,最后2-3不敌伊朗,3战皆败小组垫底出局。