As medalhas de ouro de Fabiana Murer, no salto com vara, Jadel Gregório, no salto triplo, e Maurren Maggi, no salto em distância, já estavam previstas. Até uma prata de Keila Costa no salto triplo feminino, atrás apenas da cubana Yardelis Savigne, e do revezamento masculino do 4 x 100 m rasos, eram aguardados.
A vitória mais vibrante foi a do quarteto masculino do Brasil, formado por Vicente Lenílson, Rafael Ribeiro, Basílio Moraes e Sandro Viana, que levou o tricampeonato. Mas o atletismo só bateu o recorde de medalhas conquistadas em um Pan, 23, contra 16 de Santo Domingo-2003 e Winnipeg-1999 com ajuda de atletas desconhecidos do público. No Rio, foram nove ouros, contra apenas cinco de 2003, e sete da edição canadense.
Entre as vitórias mais surpreendentes, Fábio Gomes deu a hegemonia pan-americana ao Brasil no salto com vara ao vencer a prova masculina, com a altura de 5,40 m. O brasileiro de 24 anos tinha sido alçado à condição de favorito depois de superar o recorde sul-americano no mês passado, quando registrou 5,77 m, melhorando uma marca que já durava 21 anos. Ele superou em um centímetro o recorde que o também brasileiro Tomas Valdemar Hintnaus (que mora nos Estados Unidos) havia registrado em agosto de 1985, em uma competição na Suíça.
No feminino, o grande destaque também ficou com uma novata, Sabine Heitling, de 22 anos. Nos 3.000 m com obstáculos, a brasileira superou a favorita, a compatriota Zenaide Vieira, e venceu na reta final, com 9min51s13, o melhor de sua carreira e que também passa a ser recorde pan-americano, já que a disputa feminina foi realizada pela primeira vez nos Jogos. Já Zenaide admitiu que diminuiu o ritmo por cansaço, e não viu a compatriota avançando nos metros finais.
Seguindo os passos do marido, o maratonista Marílson Gomes dos Santos, Juliana Gomes levou a medalha de ouro nos 1500 m feminino. A brasileira cravou 4min13s36, e passou a linha de chegada quase dois segundos à frente da segunda colocada, a norte-americana Mary Jane Harrelson, que obteve 4min15s24. Já Marílson levou duas medalhas, prata nos 10.000 e bronze nos 5.000 m.
Nos 800 m masculino, dobradinha brasileira: Kléberson Davide ficou com a prata, e Fabiano Peçanha, bronze em Santo Domingo-2003, repetiu a dose quatro anos depois. No lançamento de dardo, outra surpresa: o brasileiro Alexon Maximiano levou o bronze no lançamento de dardo. No heptatlo, Carlos Chinin levou mais um bronze, assim como Lucélia Peres, também terceira colocada nos 10.000 m, e Lucimara Silva, no decatlo feminino.
Fechando a modalidade, o mineiro Franck Caldeira substituiu o bicampeão Vanderlei Cordeiro de Lima e conquistou a medalha de ouro na maratona. Com cãibras, Vanderlei abandonou a prova. No feminino, Márcia Narloch terminou em segundo, seguida por Sirlene Pinho, que ficou com o bronze.