2020年夏季奥林匹克运动会以色列代表团是以色列所派出的，因2019冠状病毒病疫情而延期至2021年举办的第32届夏季奥林匹克运动会的代表团。这是该国第十七次参加夏季奥运。
以色列通过奥运射箭最终个人资格赛获得一个男子个人席位，这是该国历史上首次获得奥运射箭项目的资格。
以色列在花样游泳项目上凭借奥运资格赛的成绩获得双人小项的席位。
以色列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）：
根据世界羽毛球联合会奥运排名，以色列在奥运羽毛球男子单打和女子单打两个小项上各获得一个席位。
以色列国家棒球队在奥运棒球非洲及欧洲区资格赛中夺得头名，历史上首次获得奥运参赛资格。
2021年7月初，以色列奥运棒球队24人名单正式公布。后来原本入选名单的Jared Lakind被换下，他的位置由D. J. Sharabi顶替。
淘汰赛晋级规则：
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，以色列获得一个女子公路赛席位和一个女子个人计时赛席位，共可派出一名女选手参赛。
以色列在奥运山地自行车项目上获得一个男子席位，该席位来自于2019年世界山地自行车锦标赛精英组。
以色列队在俄罗斯莫斯科进行的奥运马术场地障碍赛C1组资格赛中取得头名，获得奥运马术场地障碍赛一个团体项目席位及三个个人项目席位。
以色列有三名竞技体操选手获得奥运资格。其中一人在2019年世界竞技体操锦标赛男子个人全能资格赛中排名前十二位（不包括已经获得团体项目的国家奥委会队员，以及同一国家奥委会队员中成绩较差者），取得参赛资格，另一人也凭借同一赛事男子自由体操项目的表现获得资格。世锦赛结束后，该国又有一名女子选手获得国际体操联合会所分配的额外席位，取得资格。
以色列有两名选手在2019年世界艺术体操锦标赛上进入前十六名，该国因此获得两个艺术体操个人全能的奥运席位。同时该国在同一赛事的团体全能比赛中获得第六名，成功获得团体项目的奥运资格。
以色列在奥运柔道项目共收获十二个名额，其中十一个来自于奥运排名，另一个为欧洲区名额，同时该国也获得混合团体的参赛资格。
以色列在奥运帆船四个小项上获得参赛席位，其中三个来自于2018年世界帆船锦标赛，另一个来自于欧洲区资格赛。
M = 决赛；EL = 被淘汰
以色列有一名射击选手在2019年欧洲运动会男子10米空气步枪项目上夺冠，为该国争取到该项目一个奥运席位。
以色列有一名女子冲浪选手以2019年世界冲浪赛排名最高欧洲选手的身份获得奥运资格。
以色列在游泳项目上获得以下资格（每个代表团在每个项目最多派2名达到A标或者1名达到B标的运动员参赛）：
以色列在奥运跆拳道项目上通过欧洲区资格赛获得一个女子席位。
以色列在铁人三项上获得两个男子个人席位，均来自于个人奥运资格排名。
以色列在奥运举重项目上获分配到一个空出的名额。
