2020年东京奥运会乒乓球比赛于2021年7月24日至8月6日在东京体育馆举行，首金在混合双打项目中产生。
2021年7月26日，水谷隼和伊藤美诚获得乒乓球混合双打冠军。2021年7月29日，陈梦以总比分4-2击败孙颖莎，获得东京奥运会乒乓球女单冠军。7月30日，在东京奥运会乒乓球男单决赛上，马龙以4-2战胜樊振东，成为奥运会史上第一位卫冕男单金牌的球员。
8月5日，中国队夺得东京奥运会乒乓球女子团体金牌。8月6日，由马龙、樊振东和许昕组成的中国队获得东京奥运会乒乓球男团冠军。
赛况记录：
一、混双
2021年7月24日，东京奥运会乒乓球混合双打1/8决赛，头号种子、中国组合许昕/刘诗雯在先丢一局的情况下，连下四局击败加拿大组合，有惊无险地晋级八强。
2021年7月25日，东京奥运会乒乓球混合双打1/4决赛， 许昕/刘诗雯4比0战胜对手，晋级半决赛。水谷隼/伊藤美诚4-3战胜弗朗西斯卡/索尔佳；黄镇廷/杜凯琹3-4惜败给莱贝松/袁嘉楠；林昀儒/郑怡静4-2力克李尚洙/田志希。
2021年7月26日，东京奥运会乒乓球混双铜牌赛，中国台北组合林昀儒/郑怡静4-0法国组合莱贝松/袁嘉楠，获得铜牌。混双决赛，许昕/刘诗雯3-4不敌水谷隼/伊藤美诚，摘得银牌。
二、男单
2021年7月27日，在2020东京奥运会乒乓球项目男单1/8决赛中，樊振东用时38分钟，以4-1（11-6/11-6/11-2/5-11和11-3）战胜葡萄牙选手弗雷塔斯，首度晋级奥运会男单8强。 同日，男单第四轮，斯洛文尼亚选手约尔季奇4-3战胜张本智和。
同日，男单奥恰洛夫与日本丹羽孝希进行比赛，第三局奥恰洛夫打了日本选手一个11-0，最终，丹羽孝希1-4输掉了比赛，被淘汰出局。
2021年7月28日，在东京奥运会乒乓球男单1/4决赛中，马龙用时50分钟，以4-1（11-7/11-9/11-6/11-13和11-6）战胜赛会28号种子、埃及选手阿萨尔，顺利晋级男单4强。
2021年7月29日，在东京奥运会乒乓球男单半决赛中，樊振东4-3战胜林昀儒，挺进决赛；马龙4-3险胜德国选手奥恰洛夫，挺进决赛。
2021年7月30日，在东京奥运会乒乓球男单铜牌战中，奥恰洛夫用时66分钟，在大比分2-3落后的情况下，第6局连续挽救4个赛点后，决胜局胜出，以4-3（13-11/9-11/6-11/11-4/4-11/15-13和11-7）险胜林昀儒，第二次拿到奥运会男单铜牌。
决赛，马龙以4-2战胜樊振东，成为奥运会史上第一位卫冕男单金牌的球员。