西安代表团以444金213.5银217铜874.5块奖牌，位列金牌榜第一、奖牌榜第一；榆林代表团以272.5金202.5银183.5铜658.5块奖牌，位列金牌榜第二、奖牌榜第二；汉中代表团以81.5金69银90铜240.5块奖牌，位列金牌榜第三、奖牌榜第五；有153名运动员比赛成绩达到国家一级水平。
陕西省历届奥运会所得金牌总数为：6块。分别是：
射击金牌两枚：2008年，郭文珺夺得北京奥运会女子10米气手枪金牌；2012年，伦敦奥运会上成功卫冕女子10米气手枪金牌。
跳水金牌四枚：2008年北京奥运会秦凯获得男子双人三米板金牌，2012年伦敦奥运会在男子双人三米板、男子三米板中摘得一金一银。
2000年悉尼奥运会田亮并获得个人第一块奥运金牌，2004年在雅典奥运会获得十米双人跳台金牌。
8月7日，在东京奥运会女子拳击69公斤级决赛中，陕西优秀女子拳击运动员谷红在第一回合领先的情况下，在分歧判定中惜败于目前世界排名第一的土耳其选手苏梅内利，屈居亚军。这个成绩追平了中国拳击队参加奥运会女子拳击项目的最好纪录，并且是我国在奥运会女子拳击69公斤级项目上的首枚奖牌。
8月3日，在东京奥运会女子链球决赛中，34岁的陕西老将王峥发挥出色，以77米03的成绩为中国体育代表团再添一枚银牌。这是陕西8名体育健儿出战本届奥运会获得的首枚奖牌，也是陕西田径史上的首枚奥运会奖牌。
