Il torneo di pallanuoto dei Giochi olimpici di Atene si è svolto negli impianti dell'Olympic Aquatic Centre della capitale greca tra il 15 ed il 29 agosto 2004.
Il torneo maschile è stato vinto dai campioni carica dall'Ungheria che, battendo in finale la Serbia e Montenegro, con rete decisiva del mancino Gergely Kiss su schema di uomo in più, hanno conquistato il loro ottavo oro olimpico.
La competizione femminile, la seconda della storia, è stata vinta dall'Italia, allenata da Pierluigi Formiconi: il Setterosa ha battuto in finale la Grecia dopo 2 tempi supplementari, con gol decisivo di Melania Grego con una palombella.