Anche aiAi Giochi olimpici di [[Giochi della XXVIII Olimpiade|Atene 2004]] vansi dendedicò Hoogenbandalle raccolsesue delle medagliespecialità, questatogliendo voltadal 3.programma Lala sfidadistanza condei Thorpe50 simetri. rinnovò;Esordì questaad voltaAtene vancon denla Hoogenbandstaffetta lo sconfisse nei 1004x100 m stile libero vincendostile libero, in cui nuotò in ultima frazione il secondomiglior titololanciato consecutivodi sempre in 4846"1779, maportando Thorpein siall'argento rifecei lasciandogli[[Paesi soloBassi]], ladietro secondaal posizione[[Sud neiAfrica]] che batté il record del mondo in 3'13"17. Sui 200 m stile libero,allasi qualerinnovò sila aggiunsesfida anchecon [[MichaelIan PhelpsThorpe]],lain garaquella che fu denominata ''The race of the century'''.Grazie(la gara del secolo) alla squadraquale si aggiunse anche [[Michael Phelps]]. L'olandese dellasubì staffettanell'ultima 4x100vasca stileil liberosoprasso arrivòdi unaThorpe, secondache medagliavinse dcon il record olimpico di 1'argento44"71, davanti a van den Hoogenband (1'45"23) e a Phelps (1'45"32, record statunitense).
Nei 100 m stile libero, dopo varie sconfitte subite ai mondiali, tornò in cima al podio vincendo il secondo titolo consecutivo in 48"17, davanti a [[Roland Mark Schoeman]] e a Ian Thorpe.
