La natation était une activité risquée aux premiers Jeux Olympiques de l'ère moderne en 1896 à Athènes. Pour l’épreuve du 1 200 m nage libre, les concurrents devaient regagner la côte après avoir été déposés en bateau dans les eaux froides de la Méditerranée. Le vainqueur de l’épreuve, Alfred Hajos, confessa plus tard que le désir de survivre avait été plus fort que celui de gagner.

Aujourd'hui, les compétitions messieurs et dames comportent chacune 16 épreuves combinant quatre nages sur plusieurs distances. Les épreuves de nage libre comprennent les 50, 100, 200, 400, 800, 1 500 et 10 000 mètres. Le 800 m est réservé aux femmes et le 1 500 m aux hommes. Les épreuves de papillon, de dos et de brasse se disputent sur 100 et 200 mètres. Les quatre nages sont utilisées dans les 200 m et 400 m quatre nages individuelles. Les autres épreuves sont les relais 4 x 100 m nage libre, 4 x 200 m nage libre et 4 x 100 m quatre nages.

Chaque course voit s'affronter huit nageurs au maximum. Les séries éliminatoires des 50 m, 100 m et 200 m conduisent aux demi-finales et aux finales sur la base des meilleurs temps. Pour les épreuves de relais et pour les épreuves individuelles sur 400 mètres et plus, les huit concurrents ayant réalisé les meilleurs temps lors des éliminatoires sont directement qualifiés pour les finales.

Le plongeon et la natation synchronisée sont des épreuves avec notation. En plongeon, les concurrents exécutent une série de figures pour lesquelles ils se voient attribuer des points (jusqu'à 10) en fonction de l'élégance du saut et de la technique utilisée. Un coefficient de difficulté est appliqué selon le nombre et le type de figures tentées (sauts périlleux, sauts carpés, sauts groupés et plongeons avec vrilles). En natation synchronisée, la notation s'apparente à celle utilisée en patinage artistique, les juges attribuant des notes jusqu'à 10 pour l'impression artistique et la technique.

En water-polo, 12 équipes participent au tournoi olympique masculin et huit au tournoi olympique féminin. Les équipes s'affrontent dans une compétition par poules, les quatre premières de chaque groupe accédant aux quarts de finale chez les hommes et les deux premières de chaque groupe aux demi-finales chez les femmes.