2004년 하계 올림픽 우크라이나 선수단은 2004년 8월 13일부터 8월 29일까지 그리스 아테네에서 열린 제28회 하계 올림픽에 참가한 우크라이나 국가대표 선수단이다.
우크라이나는 이번 대회에 16개 종목, 239명(남자 129명, 여자 110명)의 선수를 파견했다. 개회식 기수는 유도 선수인 예우헨 브라슬라베츠(Євген Браславець)가 맡았으며, 폐회식 기수는 육상 선수인 율리아 네스체렌코(Юлія Нестеренко)가 맡았다.
우크라이나 선수단은 금메달 8개, 은메달 5개, 동메달 9개 등 총 22개의 메달을 획득하여 종합 순위 12위를 기록했다. 주요 메달 획득 종목은 육상, 유도, 복싱, 레슬링, 사격, 수영 등이다.
주요 메달리스트로는 여자 100m에서 금메달을 획득한 율리아 네스체렌코, 여자 400m 허들 금메달의 나탈리야 안티우흐(Наталія Антюх), 유도 남자 90kg급 금메달의 즈비즈디슬라프 흐리슈친(Звіздислав Грищин), 복싱 라이트헤비급 금메달의 올렉산드르 우시크(Олександр Усик) 등이 있다.
