Het wegwielrennen was een onderdeel van de wielersport op de Olympische Zomerspelen 2004. De wedstrijd vond plaats op zaterdag 14 augustus 2004 in Athene, en begon om 12:45 uur plaatselijke tijd. Het parcours telde 211,2 kilometers en liep grotendeels door het centrum van de stad. De wedstrijd werd gewonnen door de Italiaan Paolo Bettini, vóór Sérgio Paulinho en Axel Merckx. In totaal stonden 144 renners aan de start, van wie er 75 de eindstreep haalden.