1992年7月25日至8月9日在西班牙巴塞罗那举行。申请主办这次奥运会的城市还有法国的巴黎、荷兰的阿姆斯特丹、澳大利亚的布里斯班、英国的伯明翰和南斯拉夫的贝尔格莱德。1986年10月17日在洛桑举行的国际奥委会第91届全会上，巴塞罗那赢得了主办权。
本届奥运会共有28个大项257个单项，首次列入棒球、羽毛球两个大项，并新增设了女子柔道等20个单项。轮滑冰球、回力球和跆拳道及残障轮椅赛跑被列为表演项目。共有169个国家和地区的9367名运动员参加了比赛，其中女运动员2708人，男运动员6659人。参赛运动员最多的国家是美国537人，独联体472人和德国463人。中国派出251名运动员参加了20个项目的比赛，中国台北有37名运动员参加7个项目的比赛。
由于南斯拉夫的战乱，联合国安理会在1992年5月底通过第757号决议，不准塞尔维亚和黑山地区的运动员参加国际比赛及国际性文化交流活动。为改变这种局面，促使这个地区的运动员参赛，国际奥委会主席萨马兰奇多方奔走，穿梭外交，直到开幕前3天，终于获得联合国安理会的恩准。但由塞尔维亚和黑山共和国组成的南斯拉夫运动员只能以个人身份参加，并不得参加开、闭幕式和集体项目的比赛。国际奥委会得知这个可喜的结果后，立即派专机接运南斯拉夫运动员，使他们按时参加了获准参加的各项比赛。
本届奥运会的开幕式有许多特色。其一，在火炬接力过程中，72岁高龄的国际奥委会主席萨马兰奇在巴塞罗那附近一个小城中，也兴致勃勃地持火炬跑了1000米，成为奥运史上第一位直接参加火炬传递的国际奥委会主席。其二，巴塞罗那奥运会筹委会邀请国外人士参加火炬接力，共邀请了50个国家和地区的255名选手。其中包括中国6名，中国台北2名。这在奥运史上是第一次。其三，火炬传到主会场后，由1984、1988年两届残疾人奥运会射箭奖牌获得者，37岁的巴塞罗那选手雷波洛射箭点火。其四，在开幕式上，大会特制一面巨幅奥林匹克五环旗，覆盖了会场中的所有代表团，以此象征奥林匹克大家庭的团结、和谐与完美。
本届比赛成绩突出的有独联体男子体操运动员维塔利·谢尔博、游泳运动员叶夫根尼·萨多维、匈牙利女子游泳运动员克里斯蒂娜·艾盖尔塞吉和美国田径明星杰基·乔伊纳·克西等。
本届奥运会首次为职业篮球运动员敞开大门，使早已风靡全球的美国职业篮球nba明星球员得以参加奥运会。以“飞人”乔丹、“魔术师”约翰逊等职业篮球选手组成的美国“梦之队”以极其精彩的表演轰动了巴塞罗那，他们不仅以全胜成绩轻松夺冠，而且把其球艺通过电视传给全世界更多的观众，扩大了篮球运动的影响。
中国此次选派男运动员118人、女运动员133人参加除足球、曲棍球、棒球、手球及马术以外共20个项目的比赛。中国代表团在经过1988年汉城奥运会的失意后，本次重新发挥出高水平，结果共获金牌16枚，银牌22枚，铜牌16枚，成绩超过了此前最高的1984年奥运会时，取得了历史最好成绩。中国台北棒球队则获得了该项目的银牌。
水上项目是中国队本届奥运会的夺金大项，其中在女子游泳比赛中，中国队的“四朵金花”庄泳(100米自由泳)、钱红(100米蝶泳)、林莉(200米个人混合泳)和杨文意(50米自由泳)各获一金。跳水比赛中国队也三度摘金。女子跳板决赛中，高敏在分数连续多轮落后的不利局面下，顶住压力，最终成功卫冕。刚刚在国际跳坛崭露头角仅两年的小将伏明霞则在女子跳台比赛中获胜，以14岁的年龄成为奥运会冠军。孙淑伟在男子跳台项目中为中国取得了历史上第一枚男子跳水金牌。
乒乓球项目共为中国代表团增添3金，其中邓亚萍在夺得女子单打冠军后，又与队友乔红合作，获女子双打金牌。而王涛和吕林则在男子双打比赛中夺冠。
在体操单项决赛中，中国队的领军人物李小双以技惊四座的后空翻“团三周”夺取了男子自由操的金牌。陆莉则以完美的表现在高低杠比赛中夺金。
在射击比赛中，已是连续第三次征战奥运会的王义夫在男子气手枪项目中终于首次取得了奥运金牌。而女子运动员张山则在与男运动员的同场竞技中，获得了双向飞碟项目的冠军。
此外，陈跃玲在田径女子10公里竞走，庄晓岩在柔道女子72公斤以上级中也各夺得1枚金牌。
中国女篮一路过关斩将，顽强地拼到了一枚银牌。中国的传统强项羽毛球本届首次被列为奥运会正式赛项，但中国队却意外地全军覆没，未能夺取任何单项的金牌。