Luxemburg nam deel aan de Olympische Zomerspelen 1964 in Tokio, Japan.
Aan de in 1920 gewonnen zilveren medaille van Joseph Alzin en de in 1952 gouden medaille van de atleet Josy Barthel konden de twaalf deelnemende sporters deze editie geen medaille toevoegen.
De turner Joseph Stoffel was de eerste Luxemburger die voor de vijfde keer deel nam aan de Olympische Spelen. Zes deelnemers namen voor de tweede keer deel, waaronder de beide vrouwen in het schermen.
Deelnemers en resultaten 30px Atletiek
Olympiër Discipline Resultaat PrestatieMichel Medinger jr 800m (m) 35e serie 2: 6de in 1.52,6 1500m (m) 30e serie 3: 8ste in 3.51,8Jean Aniset marathon (m) 34e 2:29.52,6Charles Sowa 20km snelwandelen (m) 16e 1:36.16 50km snelwandelen (m) 9e 4:20.37,22
30px Schermen
Olympiër Discipline Resultaat Prestatie Colette Flesch floret (v) 25e 1ste ronde groep E: 5de met 2 overwinningen Ginette Rossini 17e 1ste ronde groep B: 3de met 4 overwinningen 2de ronde groep B: 5de met 2 overwinningen
30px Schietsport
Olympiër Discipline Resultaat PrestatieVictor Kremer 50m geweer 3 houdingen (m) 39e 1099 punten: (391-368-340) 50m geweer liggend (m) 45e 584 punten: (96-98-100-96-97-97)
30px Turnen
Olympiër Discipline Resultaat Prestatie Adolf Stefanetti individuele meerkamp (m) 97e 104,30 punten Joseph Stoffel 104e 102,15 punten
30px Wielersport
Olympiër Discipline Resultaat Prestatie Johny Schleck wegwedstrijd (m) 19e 4:39.51,74 Edy Schütz 76e 4:39.51,79
30px Worstelen
Olympiër Discipline Resultaat PrestatieGrieks-Romeins Raymond Schummer -87kg (m) 15e 1ste ronde: V van Persson 2de ronde: V van Hiraki
30px Zwemmen
Olympiër Discipline Resultaat Prestatie Georges Welbes 100m vrije slag (m) 52e serie 6: 6de in 58,6
Categorie:Land op de Olympische Zomerspelen 1964 1964