悉尼奥运会后，国际乒联进行了“小球改大球、11分制、无遮挡发球”的三大变革。
这次变革也使得中国男乒加速换血，王励勤和马琳日益成熟，顺利进入雅典奥运会单打阵容。
在雅典奥运会前的卡塔尔世乒赛上，王皓的出色发挥也赢得了教练组的肯定，“二王一马”时代正式形成。
然而，这三个奥运会单打项目上的“新兵”，却在重压之下没能守住防线。
马琳率先出局，在4:1战胜普里莫拉茨后，马琳在1/8决赛迎来了自己的第二个对手老将瓦尔德内尔，面对自己连续赢了七次的对手，马琳以1:4败下阵来，结束了自己的单打之旅。
另外一个半区王励勤和王皓会师半决赛，王励勤连胜凯恩、朱世赫和高礼泽，王皓则击败了罗斯科夫、林聚和庄智渊。
这场半决赛的结果也出乎了很多人预料，此前胜多负少的王励勤以1:4告负，承担“扫雷”任务的王皓则晋级决赛。
另一场半决赛，韩国选手柳承敏击败了廉颇老矣的瓦尔德内尔，杀入决赛。
在决赛中，王皓面对同样是直板的韩国选手柳成敏，拥有更先进的“直板横打”打法的王皓却有些拘谨，被打疯了的柳成敏以4:2击败，痛失金牌。
在铜牌争夺战中，王励勤以4:1击败瓦尔德内尔，收获铜牌。
悉尼奥运会之后，乒乓女队中表现最出色的王楠和张怡宁顺理成章地将两张单打门票收入囊中。
单打第三人的筛选颇费周折，牛剑锋与李菊在参赛名额的竞争中争夺得难解难分。
最终，在2003年年终总决赛上斩获女单冠军的牛剑锋登上了通往雅典的末班车。
中国女乒在本届奥运会上派出的这三大高手参赛，当时张怡宁排名世界第一，王楠排名世界第二，牛剑锋排名世界第三。
赛前许许多多的球迷和观众都觉得，以中国女乒的实力和水平应该可以占据女单四强中的三个名额。
不曾想在女单1/8决赛中，牛剑锋对阵朝鲜名将金香美，牛剑锋在之前的对阵中从未输给过她。
或许是因为奥运会的压力非比寻常，牛剑锋背上了想赢怕输的包袱，被金香美以4:0横扫出局，止步女单16强，她也成为了第一个被淘汰的国乒女单选手。
更大的意外接踵而至，在女单1/4决赛中，王楠遭遇苦主~新加坡名将李佳薇。在上届悉尼奥运会中，李佳薇曾对阵王楠拿到四个赛点，最后被王楠翻盘。
而这次王楠再没有2000年悉尼奥运会上的神勇，可以挽救多个赛点逆转李佳薇。贵为女单卫冕冠军的王楠以1:4的比分输给了李佳薇，止步女单八强，无缘晋级下一轮。
赛后王楠在自己的房间哭得泪眼朦胧，她非常难过，不过不管她多么难过，也只能接受这遗憾的结果了。