Trong phiên họp lần thứ 112 của IOC diễn ra tại thủ đô Moskva, Nga, vào ngày 13 tháng 7 năm 2000, Bắc Kinh vượt qua các thành phố Toronto, Paris, Istanbul và Osaka để trở thành nơi đăng cai Thế vận hội Mùa hè lần thứ 29. Trước phiên họp này, 5 thành phố khác (Băng Cốc, Cairo, La Habana, Kuala Lumpur, và Sevilla) cũng đệ trình hồ sơ xin đăng cai đến IOC nhưng không bao gồm bản tóm lược vào năm 2000. Sau vòng bỏ phiếu đầu tiên, Bắc Kinh có số phiếu vượt trội so với 4 ứng cử viên còn lại. Thành phố Osaka chỉ chiếm được 6 phiếu bầu, đứng ở vị trí cuối cùng, và bị loại khỏi cuộc đua. Đến vòng 2, Bắc Kinh chiếm được đa số phiếu, đợt bỏ phiếu lần 3 xem như không cần thiết.

Sau khi giành được quyền đăng cai, Phó Thủ tướng Trung Quốc Lý Lam Thanh tuyên bố rằng:" thắng lợi của Trung Quốc minh chứng cho sự nhìn nhận của thế giới về sự bền vững xã hội, phát triển kinh tế của Trung Quốc và đời sống khoẻ mạnh của người dân Trung Quốc." Trước đây, Bắc Kinh đã từng mất quyền đăng cai Thế vận hội Mùa hè 2000 về tay thành phố Sydney.