2020年夏季奥林匹克运动会意大利代表团是意大利所派出的，于2021年7月23日至8月8日进行的夏季奥林匹克运动会的代表团。这是该国第二十八次参加夏季奥运。
意大利一名男子射箭选手在2019年世锦赛个人反曲弓项目中闯入八强，提前获得国际射箭联合会在该项目中提供的四个男子个人项目席位的其中一个。之后，该国又在2019年欧洲运动会中夺得混合团体冠军，又取得一个女子个人项目席位。
意大利在田径项目上获得以下资格（每个小项最多3名来自同一代表团的运动员参赛）：
意大利凭借2019年世界皮划艇激流锦标赛的表现获得男子单人皮艇、女子单人划艇和女子单人皮艇三个项目的参赛席位。
意大利凭借2019年世界锦标赛的表现获得奥运皮划艇竞速两个小项的参赛席位。
注：FA = 晋级A组决赛（争夺奖牌）；FB = 晋级B组决赛（非争夺奖牌）
根据2019年世界公路自行车锦标赛的结果和2019年10月22日的UCI公路自行车奥运排名，意大利获得五个男子公路赛席位、两个男子个人计时赛席位、四个女子公路赛席位和一个女子个人计时赛席位，共可派出五名男选手和四名女选手参赛。
意大利队凭借2018年至2020年场地自行车奥运积分实现在该分项耐力类别项目（团体追逐赛、麦迪逊赛和全能赛）的满额参赛，竞速类别项目（个人竞速赛、团体竞速赛和竞轮赛）方面，该队未获任何席位。
意大利在奥运跳水项目上获得一个席位，该席位来自于2019年世界游泳锦标赛。
意大利通过2019年欧洲三项马术锦标赛获得了团体三项赛的资格以及三个个人三项赛席位。之后，该国又凭借奥运积分排名获得一个个人场地障碍赛席位。
意大利在奥运击剑项目上获得了全部六个团体项目的资格，同时在每个个人项目上各获得三个席位，实现满额参赛。除了女子重剑是因为在其团体奥运排名5至16名的欧洲队伍中位列第一而获得资格以外，其余五项均凭借各自项目团体奥运排名前四的位置而获得资格。
意大利女子体操队在2019年世界竞技体操锦标赛中进入前九名，获得奥运资格。另一方面，该国又有两名男选手凭借同一赛事的表现获得参赛资格，其中一人凭借资格赛的成绩获得个人全能的资格，另外一人则获得吊环的资格。
意大利在2018年世界艺术体操锦标赛团体全能项目上进入前三名，提前取得奥运艺术体操团体的参赛资格。之后该国有两名选手在2019年世界艺术体操锦标赛上进入前十六名，因此又获得两个艺术体操个人全能的奥运席位。
意大利有四名空手道选手凭借奥运排名获得资格。
意大利有一名女子现代五项选手凭借2019年现代五项世界锦标赛的成绩获得奥运资格。
意大利队在奥运赛艇项目上取得九个席位，均来自于2019年世界赛艇锦标赛。
注：FA=A组决赛（争夺奖牌）；FB=B组决赛（非争夺奖牌）；FC=C组决赛（非争夺奖牌）；FD=D组决赛（非争夺奖牌）；FE=E组决赛（非争夺奖牌）；FF=F组决赛（非争夺奖牌）；SA/B=A/B组半决赛；SC/D=C/D组半决赛；SE/F=E/F组半决赛；QF=四分之一决赛；R=复赛
意大利通过2018年世界帆船锦标赛获得奥运帆船六个小项的参赛资格。
M = 决赛；EL = 被淘汰
意大利在奥运射击项目上共获得十一个席位，其中有两个来自于2018年世界射击锦标赛，六个来自于2019年射击世界杯各分站赛，两个来自于2019年欧洲锦标赛，另外一个来自于2020年欧洲锦标赛。
2020年3月2日，意大利队率先公布了参加定向飞靶项目的选手名单，名单中包括2016年里约奥运男女项目冠军Gabriele Rossetti和戴安娜·巴科西，以及2008年北京奥运冠军基娅拉·卡伊内罗。
意大利国家女子垒球队在奥运垒球非洲及欧洲区资格赛中取得头名，获得奥运参赛资格。
意大利共有两名男选手和一名女选手获得奥运攀岩项目的资格。其中一名男选手凭借2019年世界攀岩锦标赛的成绩获得资格，一名女选手通过奥运攀岩世界资格赛获得资格，另外一名男选手则是获得一个重新分配的外卡席位。
意大利游泳运动员欲获得奥运资格，需在2019年意大利公开锦标赛或2020年意大利绝对锦标赛个人项目的决赛（长距离项目则为预赛）中游入总排名前两名，并达到意大利游泳联合会自行制定的参赛资格标准成绩，两项比赛的入选标准成绩不同，其中2020年意大利绝对锦标赛的要低于2019年意大利公开锦标赛。
意大利有一名跆拳道选手凭借奥运排名获得参赛资格。该国也时隔八年重返奥运跆拳道赛场。
意大利凭借奥运沙滩排球世界资格赛的表现获得一个男子席位。
意大利国家男子排球队在2019年奥运排球洲际资格赛C组中斩获头名，取得奥运参赛资格。
意大利国家女子排球队在2019年奥运排球洲际资格赛F组中斩获头名，取得奥运参赛资格。
意大利国家男子水球队在2019年世界游泳锦标赛中闯入决赛，取得奥运参赛资格。
意大利在摔跤项目上获得一个席位，来自于2019年世界摔跤锦标赛。
注：
