Najviditeľnejším prejavom činnosti Slovenského olympijského výboru je účasť výprav, nominovaných a vyslaných SOV, na letných Hrách olympiády (OH) a zimných olympijských hrách (ZOH). SOV od svojho vzniku postupne prijal pozvania Medzinárodného olympijského výboru na ZOH 1994 v Lillehammeri (Nórsko), OH 1996 v Atlante (USA), ZOH 1998 v Nagane (Japonsko), OH 2000 v Sydney (Austrália), ZOH 2002 v Salt Lake City (USA), OH 2004 v Aténach (Grécko) i ZOH 2006 v Turíne (Taliansko). V súčasnosti prebiehajú prípravy na zabezpečenie účasti slovenskej výpravy na OH 2008 v Pekingu (Čína), ale aj ZOH 2010 vo Vancouvri (Kanada). Pri troch účastiach na OH získali slovenskí športovci spolu 14 medailí (4–6–4) a pri štyroch účastiach na ZOH jedinú medailu (striebornú) v Turíne 2006.

XVII. ZIMNÉ OLYMPIJSKÉ HRY LILLEHAMMER 1994. SOV schválil na svojom 3. zasadnutí 18. januára 1994 nomináciu prvej samostatnej slovenskej výpravy na ZOH. Pri premiére pod piatimi kruhmi v Lillehammeri získalo Slovensko dva olympijské body, čo znamenalo v neoficiálnom hodnotení krajín 27. miesto medzi 65 výpravami. Prvý olympijský bod získala za šieste miesto biatlonistka Martina Jašicová. Rovnaké umiestenie dosiahlo družstvo hokejistov. Žigmund Pálffy sa stal najproduktívnejším hráčom a Miroslav Šatan najlepším strelcom olympijského hokejového turnaja. Na snímke historický prvý olympijský sľub slovenskej výpravy pred odletom do Lillehammeru. Na Bratislavskom hrade ho skladali biatlonistka Martina Jašicová a hokejista Peter Šťastný (foto Štartfoto).

HRY XXVI. OLYMPIÁDY ATLANTA 1996. Na Hrách storočnice získala slovenská výprava spolu tri medaily (1–1–1), čo znamenalo 43. miesto medzi 197 zúčastnenými výpravami. Historicky prvú olympijskú medailu pre samostatné Slovensko (bronzovú) získal 25. júla 1996 získal v ľubovoľnej malokalibrovke 60 strelec Jozef Gönci. Vodný slalomár Michal Martikán sa 27. júla 1996 stal v kategórii C1 na rieke Ocoee v štáte Tennessee prvým olympijským víťazom v dejinách SR. Tretiu medailu slovenskej výpravy – striebornú – získal rýchlostný kanoista Slavomír Kňazovický v C1 na 500 m.

XVIII. ZIMNÉ OLYMPIJSKÉ HRY NAGANO 1998. Na ZOH v Nagane získala slovenská výprava šesť olympijských bodov za dve štvrté miesta. Dosiahli ich biatlonistka Soňa Mihoková na 15 km a štafeta biatlonistiek na 4x7,5 km. V neoficiálnom poradí krajín obsadilo Slovensko v konkurencii 72 krajín so šiestimi bodmi 24. miesto.

HRY XXVII. OLYMPIÁDY SYDNEY 2000. Vo výprave SR na OH v Sydney bol rekordný 112 počet športovcov (štartovalo 109). Slovensko obsadilo v medailovom poradí krajín s piatimi kovmi (1-3-1) medzi 199 výpravami 38. miesto. Všetky naše medaily vzišli z vody. O kompletnú medailovú zbierku sa postarali vodní slalomári – zlato získali v C2 bratia Pavol a Peter Hochschornerovci, striebro v C1 Michal Martikán a bronz v rovnakej disciplíne Juraj Minčík. Dve strieborné medaily získala plavkyňa Martina Moravcová, ktorá skončila druhá na 100 m motýlik, i na 200 m voľným spôsobom. 

XIX. ZIMNÉ OLYMPIJSKÉ HRY SALT LAKE CITY 2002. Na ZOH v Salt Lake City získala slovenská výprava len dva olympijské body zásluhou piateho miesta štafety biatlonistiek na 4x7,5 km.

HRY XXVIII. OLYMPIÁDY ATÉNY 2004. Na OH v Aténach sa odohralo zatiaľ najúspešnejšie vystúpenie slovenskej výpravy pod piatimi kruhmi. Rekordný bol celkový zisk zisk šiestich medailí (2-2-2), aj dvoch zlatých. Vďaka tomu