Tokiossa järjestettävissä olympialaisissa esillä ovat myös seksuaali- ja sukupuolivähemmistöihin kuuluvat. Kaikkiaan olympialaisissa kilpailee 163 avoimesti seksuaali- ja sukupuoliväjemmistöihin kuuluvaa urheilijaa.
Suomen joukkueen toinen lipunkantaja tapahtuman 23.7. järjestetyissä avajaisissa oli uimari Ari-Pekka Liukkonen.
Yhdysvaltoja edustava kuulantyöntäjä Raven Saunders voitti olympiahopeaa, ja palkintokorokkeella hän nosti kädet päänsä yläpuolelle X-kirjaimen muotoon. Eleellä hän kuvasi paikkaa, jossa kaikki sorretut ihmiset kohtaavat. Saunders on avoimesti seksuaalivähemmistöön kuuluva musta urheilija, joka on taistellut mielenterveysongelmien kanssa. Kansainvälinen olympiakomitea käsittelee Saundersin protestielettä. Olympialaisia KOK lievensi kannanottoja koskevia sääntöjään, mutta palkintopallilla eleitä ei hyväksytä.
Ensimmäisenä transtaustaisena henkilönä painonnoston naisten sarjassa kilpaillut uusiseelantilainen Laurel Hubbard on herättänyt keskustelua siitä, onko transnaisen kilpailemien naisten sarjassa reilua. Kansainvälisen olympiakomitean (KOK) sääntöjen mukaan sukupuolensa miehestä naiseksi korjanneet voivat kilpailla naisten sarjoissa, kunhan heidän testosteronitasonsa ovat olleet raja-arvojen alla vähintään vuoden ajan ennen kilpailua. Testosteronitasojaan lääkkeiden avulla murrosiän jälkeen laskeneet kuitenkin tutkimusten mukaan säilyttävät voimantuottoon liittyvän edun. Nyt 43-vuotias Hubbard kilpaili yleisissä luokissa ennen kuin kävi läpi sukupuolenkorjausprosessin vuonna 2012. Hubbard voitti MM-hopeaa vuonna 2017 ja Tyynenmeren kisojen mestaruuden vuonna 2019.
Uimahyppääjä Tom Daley voitti 10 metrin kerroshyppyjen parikilpailussa Matty Leen kanssa kultaa maanantaina 26. heinäkuuta. Voitto herkisti Daleyn ja hän kertoi medialle tuntevansa uskomatonta ylpeyttä sanoa olevansa homomies ja myös olympiavoittaja. Hän sanoi ettei nuorempana uskonut voivansa saavuttaa koskaan mitään homoseksuaalisuutensa takia. Olympiavoittoaan hän pitää osoituksensa siitä, että mikä tahansa on saavutettavissa.