2020年夏季奧林匹克運動會中華台北代表團

中華台北在輕艇激流項目上獲分配到一個未使用的女子單人K艇名額，這是該隊歷史上首次參加奧運輕艇激流項目[19]。

中華台北在2019年亞洲公路自由車錦標賽男子公路賽中獲得第三名，原本以一個名次之差無緣該項目的奧運參賽資格，後來由於獲得該項目第一名的哈薩克隊憑藉奧運排名獲得參賽席位。中華台北隊遞補獲得該項目的一個參賽席位[20]。

中華台北男子體操隊在2019年世界競技體操錦標賽男子團體資格賽中獲得前八名，成功獲得奧運該項目的參賽資格[25]。這是該隊歷史上首次獲得奧運體操團體項目的資格。另外，該隊的女子競技體操選手丁華恬在2019年世界錦標賽的資格賽中排名第88名，獲得國際體操總會分配的一個額外席位[26]。

2021年6月6日，中華體操協會公布男子競技體操隊名單[27]。7月13日，原本入選名單的游朝偉因訓練時受傷而退出陣容，他的位置由洪源禧頂替。[28]

男子團體

男子單項

運動員	項目	小項						總計	名次
		地板體操	鞍馬	吊環	跳馬	雙槓	單槓
唐嘉鴻	個人全能	14.366	13.333	14.100	14.433	13.800	14.766	84.798	7
李智凱		14.400	12.666	12.733	14.400	13.900	12.600	80.699	21
	鞍馬	不適用	15.400	不適用				15.400	02 !

女子

自2016年开始，台联、台医人协会、台湾正名推进协议会等团体发声争取以“台湾”名义参加2020年东京奥运及其他国际体育赛事[52][53][54]。「2020東京奧運台灣正名行動聯盟」於2018年1月15日正式發起公投提案[55]，並於2月送交中央選舉委員會[56]。公投於4月初成案並開始聯署[57][58]。聯署期間，前中華奧委會國際組長姚元潮致信國際奧委會告知公投一事，隨後國際奧委會向中華奧委會發函表示不支持其更名，中華奧委會則回復稱其未參與公投活動[59][60]。

公投聯署於2018年8月突破法定門檻[61]，並於9月3日正式送交中央選舉委員會[62]，10月8日確定成案[63]。公投成案後，國際奧委會再次致信中華奧委會重申此前立場[64]，中華奧委會亦於11月16日發表聲明稱將以運動員參賽權益為最高原則反對此次公投[65]。同日國際奧委會第三次向中華奧委會發函，稱其完全尊重台灣內部的公投程序與言論自由，但國際奧委會擁有更名事項的最終決定權；若有不當壓力迫使中華奧委會違反《洛桑協議》會中止或撤銷中華奧委會的會籍[66]。

公投於2018年11月24日舉行，共有1140萬人投票，同意得票476萬、占45.2%，不同意得票577萬、占54.8%，提案被否決[67]。公投結束後，從台灣前跆拳道選手陳怡安口中得知公投結果的國際奧委會主席托馬斯·巴赫回應稱「歡迎中華台北隊參加2020年東京奧運」[68]。中華奧委會主席林鴻道亦表示已確認國際奧委會不會在11月30日至12月1日召開的執行委員會會議上討論中華奧委會會籍相關事項[69]。

中華民國行政院政務委員唐鳳原計劃以台灣代表身份出席該屆夏季奧運[70]。後來因應主辦國日本的防疫政策，她因不在出席人員範圍而無法參加開幕式，經各方商討後取消原訂前往東京的行程[71]。

中華台北代表團選手於2021年7月19日搭乘經濟艙前往日本參加該屆奧運，而同行相關行政人員則安排在商務艙，羽球選手戴資穎在社交媒體留言「懷念長榮航空，可以搭商務艙」後引爆熱議。因中華民國總統蔡英文曾承諾參加國際重要賽事的選手和教練要以搭乘商務艙為原則，教育部長潘文忠亦曾於2020年3月6日在立法院稱「已經做好規劃」，與此次爆出情形有落差。之後總統蔡英文、副總統賴清德、行政院長蘇貞昌及教育部和體育署官員均就此事道歉[72][73][74]。20日晚間，教育部發布聲明並附上2份公文，證明體育署曾在2020年3月12日發函中華奧會，規劃選手搭乘商務艙，[75]但後因疫情才改成包機[76]，然而東森新聞等媒體根據東奧運輸服務招標文件以及所編列之僅602萬2000元的預算總額，認爲蔡英文政府根本未將選手納入搭乘商務艙範圍[77]。

之後戴資穎在社交媒體貼出下榻酒店的環境，有網友發現戴資穎下榻的東京馬羅德飯店（Marroad Inn Tokyo）設施老舊，在Google上的評分較隨行官員下榻飯店低[78]。針對此事，戴資穎表示可以住在離場館近的地方，省去搭車時間，獲得更多休息時間，是非常好的事情。戴資穎的父親戴楠凱同樣對飯店安排表達認同，表示：「離比賽場館近，對選手非常好。」[79]

該屆奧運各代表團開幕式進場順序是根據日文五十音順進行排序，中華台北被排在第104位，在韓國和塔吉克之間進場，這是2008年北京奧運以來該隊首次在開幕式早於中國大陸的代表隊進場。[80]中華台北隊進場後，有説法稱中華台北代表團的進場順序依據是「」的「」，其中日本民間團體「台灣研究論壇」會長永山英樹在Facebook上聲稱其組織的其中一位幹部曾向主辦單位詢問相關事宜，得到的回復是中華台北隊以「」的「」進場[81]，然而第32屆夏季奧林匹克運動會組織委員會的發言人在2021年7月24日進行的記者見面會上表示中華台北是以「」的「」作爲排序依據進入會場[82]。