Przed igrzyskami na listach wyników przed Thorkildsenem było 13 oszczepników, w tym Norweg Ronny Nilsen. W eliminacjach, które odbyły się 26 sierpnia, Andreas Thorkildsen osiągnął rezultat 81,74, a kwalifikacje wygrał Amerykanin Breaux Greer (87,25) jednak stadion opuścił kulejąc. Finał zmagań podczas igrzysk zaplanowano na 28 sierpnia. W pierwszej próbie norweski miotacz osiągnął wynik 84,82 i po pierwszej serii rzutów zajmował trzecie miejsce. Łotysz Vadims Vasiļevskis także w pierwszej próbie ustanowił swój rekord życiowy – 84,95 – i objął niespodziewanie prowadzenie w konkursie, wyprzedzając aktualnego mistrza świata Siergieja Makarowa. W drugiej kolejce rzutów Thorkildsen pobił swój rekord życiowy i wynikiem 86,50 objął prowadzenie w konkursie. Żaden z zawodników do końca rywalizacji nie rzucił dalej niż Norweg, który niespodziewanie zdobył złoty medal. Komentując zwycięstwo Thorkildsen stwierdził, że jest to uczucie „kompletnie szalone”. Po igrzyskach Thorkildsen zajął drugie miejsce w światowym finale lekkoatletycznym w Monako.
thumb|left|Andreas Thorkildsen podczas mitingu w Helsinkach (2005)