資格
本次比賽，每個國家奧委會可以擁有最多5個參賽席位。運動員可以通過參加UCI職業巡迴賽，來在國際腳踏車聯合會（UCI）積分排名中獲得較高的排名，進而獲得奧運會的參賽資格。根據比賽級別的不同，不同的比賽中產生的奧運會參賽席位數目不同。如果一個國家奧委會沒有在職業巡迴賽中獲得5個參賽資格，那么這個奧委會可以增加來自洲際巡迴賽的運動員；如果還是不夠，可以再用來自B級世界錦標賽的運動員填滿參賽席位。本次比賽有70位騎手來自職業巡迴賽、38位來自歐洲巡迴賽、15位來自美洲巡迴賽、9位來自亞洲巡迴賽、5位來自非洲巡迴賽，3位來自大洋洲巡迴賽。此外，還有5位新人騎手來自B級世界錦標賽。
參賽選手原有145個，但最終只有143名運動員出席。義大利人達米亞諾·庫內哥還沒有從2008年環法大賽上受的傷中恢復過來，於是他的名額由溫琴佐·尼巴利頂替。上屆比賽銀牌得主，葡萄牙人賽爾吉奧·保林霍聲稱身體尚無法進行比賽而沒有參加。俄羅斯人弗拉蒂米爾·古瑟夫因沒有通過阿斯塔納隊的隊內藥物檢測而被解僱，不能參加比賽，於是他的名額由丹尼斯·門喬夫補上。在賽前訓練中，瑞士隊的麥可·阿爾巴斯尼發生事故，鎖骨骨折，但此時瑞士已經沒有時間尋找運動員頂替他參賽了。
賽前
污染問題
奧運會開幕前，國際奧委會希望降低比賽中空氣污染的影響。而北京奧組委則準備在空氣污染過高時改變某些比賽（如公路腳踏車賽）的賽程。參加這類比賽的運動員所呼吸的氧氣是一般人的20倍。因此，過高的空氣污染會對比賽造成不利影響，對運動員的肺造成刺激或損傷，甚至加重呼吸系統疾病，例如哮喘。
根據一個獨立機構的數據，8月9日北京的空氣污染高於世界衛生組織認定的安全級別。不過，因為沒有運動員提出異議，腳踏車賽事依舊按照原定計畫舉行。143名參賽運動員中，有53名中途退出了比賽，但這很正常（上一屆比賽超過一半的運動員退出了比賽）。賽後，很多騎手批評惡劣的天氣對表現有很大影響，尤其是攝氏26度的高溫和高達90%的相對濕度。這些條件比他們經常比賽的歐洲惡劣得多。相比之下，認為污染對比賽有較大的影響車手較少。但是賽前的奪標熱門，德國車手斯特凡·舒馬赫認為，嚴重的空氣污染是導致他退賽的主因。
賽前奪標熱門
賽前，西班牙代表隊的所有騎手都是奪冠的熱門。他們中有兩位三大賽事（環法、環義大利和環西班牙）的冠軍：阿爾貝托·康塔多及卡洛斯·薩斯特雷，還有“鄉下人”西班牙國家公路腳踏車錦標賽冠軍亞歷杭德羅·巴爾韋德，以及在2007年環西賽三個賽段的冠軍薩穆埃爾·桑切斯。西班牙隊還有2008年環法圓點衫得主，3次公路腳踏車世界盃冠軍，西班牙隊的領騎奧斯卡·弗萊雷。其中，巴爾韋德被看作西班牙隊的殺手鐧。
被認為有機會獲得獎牌的還有衛冕冠軍，義大利人保羅·貝蒂尼、德國的斯特凡·舒馬赫，以及兩屆環法亞軍，澳大利亞人卡德爾·埃文斯。還有來自盧森堡隊和德國隊的隊員們被看好：德國隊有舒馬赫和很多參加過三大賽事的老將，如延斯·福格特；而盧森堡隊擁有施萊克兄弟——安迪和弗蘭克，以及金·基爾興，這三名騎手都曾在2008年環法腳踏車賽上身著黃色領騎衫出戰。
比賽路線
公路腳踏車賽場（北京奧運會9個臨時場館之一）全長102.6千米，由於有重複的環形路線，男子公路賽的賽道實際長245.4千米，是奧運會歷史上最長的賽道。比賽的起點設在崇文區的永定門，終點則在昌平區的居庸關。
比賽路線經過8個區縣：崇文、宣武、東城、西城、朝陽、海淀、昌平、延慶。英國衛報評價這條路線沿途的景色時如此評價：“看上去很豪華”。這條路線從北京城區出發，經過許多地標性建築，比如天壇、人民大會堂、雍和宮等，到達郊區的長城腳下；它也經過奧運會的場館，如國家體育場（鳥巢）、國家游泳中心（水立方）等。
男子公路腳踏車賽的賽道與女子賽事最顯著的不同之處在於，車手要在八達嶺和居庸關之間沿環形賽道騎行7圈，從而使男子公路賽的賽程是女子的2倍。比賽的前一段的路線在北京市中心，所以這一段賽道的坡度較小；而在騎行了大約78.8千米後，騎手們會到達八達嶺，之後開始第一個23.8千米的環形賽程。從這裡開始，騎手們會遇到坡度較大的路段，在從八達嶺到最高點的12.4千米的路程中，海拔升高了338.2米。之後選手們會騎過一段人工的平緩路段，之後經高速公路到達居庸關。比賽的最後350米，選手們需要爬一個稍陡的坡道：這樣設計賽道是為了把衝刺前的騎手們都聚在一起，使得最後的衝刺更具有觀賞性。
考慮到安全因素，奧運會的組織者禁止觀眾站在賽道邊觀看比賽。這一決定引起了爭議：很多腳踏車界的名人，如國際自聯主席帕特·麥魁德和兩位澳大利亞腳踏車運動員斯圖爾特·奧格雷迪和卡德爾·埃文斯，都反對這一舉措。麥魁德和奧格雷迪都認為賽道邊上沒有觀眾會影響比賽的氣氛，而且批評賽事的組織者沒有考慮到希望近距離觀看比賽的觀眾。澳大利亞腳踏車協會對此的反應則是要求在接下來的個人計時賽中放寬這方面的要求。但最終組織者並沒有這樣做。
比賽
男子公路賽在台北時間（UTC+8）11:00開始。在最初3千米的比賽中，玻利維亞車手霍拉希奧·加利亞多和智利車手帕特里西奧·阿爾莫納西德脫離大部隊形成了第一集團，他們保持了15分鐘的最大的領先優勢，但他們都沒有被視作真正的威脅，而且他們都沒有完成比賽。由於沒有隊伍希望控制速度，在比賽進行至60千米時，26名騎手組成了第二集團，包括西班牙的卡洛斯·薩斯特雷、盧森堡的金·基爾興、德國的延斯·福格特、捷克的羅曼·克羅伊齊格爾以及澳大利亞西蒙·格倫斯。不久，騎手們到了終點線，進入了23.8千米的環形賽道。第一集團的加利亞多被阿爾莫納西德甩下。之後，在單獨騎行了一個半小時後，暫時領先的智利人在第二圈被身後追趕的騎手們趕上。
在薩斯特雷和克羅伊齊格爾的帶動下，已變為24人的領先集團，在第4圈建立了超過6分鐘的領先優勢。那時，由義大利隊領騎的大部隊加快了速度來追趕領先的第一集團。白俄羅斯的亞歷山大·庫欽斯基和烏克蘭的魯斯蘭·皮德戈爾內從第一集團中脫穎而出，在第5圈時已經獲得了對身後的騎手們1分40秒的領先優勢，而對大部隊的領先優勢已經達到2分45秒。薩斯特雷領騎的集團在比賽還剩下60千米時被大部隊趕上，於是只有庫欽斯基和皮德戈爾內領先於大部隊。不久，在第5圈即將結束的時候，瑞典的馬庫斯·永奎斯特、哥倫比亞的里戈韋托·烏蘭和比利時的約翰·瓦敘梅朗加速，脫離了大部隊，並趕上了庫欽斯基和皮德戈爾內。
接下來，在賽後被評價為“大膽”的奧地利車手克里斯蒂安·普凡貝格爾在第6圈尾段衝出了大部隊。他最大的領先優勢不過1分鐘，直到比賽最後20千米便被大部隊趕上。在5分鐘的激烈競爭後，不到20名騎手，包括澳大利亞的卡德爾·埃文斯、美國的利瓦伊·萊法伊默、哥倫比亞的聖地亞哥·博特羅和法國的熱羅姆·皮諾進入了領先集團，巴爾韋德和貝蒂尼則被甩在後面。西班牙的薩穆埃爾·桑切斯、澳大利亞的麥可·羅傑斯、義大利的達維德·雷貝林和俄羅斯的亞歷山大·科洛布涅夫因盧森堡的安迪·施萊克的突然加速衝出了這個13人的領先集團。桑切斯、雷貝林和施萊克到達了八達嶺爬坡段的最高處，距終點還有12.7千米。他們領先羅傑斯和科羅布涅夫10秒，領先後面的8人集團26秒。貝蒂尼、巴爾韋德和法比安·坎切拉拉（瑞士）從大部隊中脫離出來，並最終追上了埃文斯等人所在的集團。
在比賽還有5千米時，坎切拉拉突然加速，科洛布涅夫和羅傑斯緊追其後，剩下三名騎手在後面。這三名騎手在比賽僅剩1千米時成功地趕上了領先的三人。於是，六位騎手一起向終點衝刺。最終，桑切斯獲得金牌，雷貝林獲得銀牌，坎切拉拉獲得銅牌。
比賽結果
最終排名
所有完成比賽的運動員的成績：
| 排名 | 運動員 | 國家或地區 | 成績 |
| 薩穆埃爾·桑切斯 | 西班牙 | 6:23:49 | |
| 達維德·雷貝林（成績被剝奪） | 義大利 | 6:23:49 | |
| 法比安·坎切拉拉 | 瑞士 | 6:23:49 | |
| 4 | 亞歷山大·科洛布涅夫 | 俄羅斯 | 6:23:49 |
| 5 | 安迪·施萊克 | 盧森堡 | 6:23:49 |
| 6 | 麥可·羅傑斯 | 澳大利亞 | 6:23:49 |
| 7 | 聖地亞哥·博特羅 | 哥倫比亞 | 6:24:01 |
| 8 | 馬里奧·阿爾茨 | 比利時 | 6:24:01 |
| 9 | 麥可·巴里 | 加拿大 | 6:24:05 |
| 10 | 羅伯特·赫辛克 | 荷蘭 | 6:24:07 |
| 11 | 利瓦伊·萊法伊默 | 美國 | 6:24:09 |
| 12 | 克里斯·安高·瑟倫森 | 丹麥 | 6:24:11 |
| 13 | 亞歷杭德羅·巴爾韋德 | 西班牙 | 6:24:11 |
| 14 | 熱羅姆·皮諾 | 法國 | 6:24:11 |
| 15 | 卡德爾·埃文斯 | 澳大利亞 | 6:24:11 |
| 16 | 普熱梅斯瓦夫·涅梅茨 | 波蘭 | 6:24:11 |
| 17 | 克里斯琴·范德·維爾德 | 美國 | 6:24:19 |
| 18 | 保羅·貝蒂尼 | 義大利 | 6:24:24 |
| 19 | 弗拉基米爾·卡佩茨 | 俄羅斯 | 6:24:59 |
| 20 | 穆里洛·菲希爾 | 巴西 | 6:26:17 |
| 21 | 法比安·韋格曼 | 德國 | 6:26:17 |
| 22 | 埃里克·霍夫曼 | 納米比亞 | 6:26:17 |
| 23 | 克里斯蒂安·普凡貝格爾 | 奧地利 | 6:26:17 |
| 24 | 古斯塔夫·拉松 | 瑞典 | 6:26:17 |
| 25 | 尼基·瑟倫森 | 丹麥 | 6:26:17 |
| 26 | 拉多斯拉夫·羅吉納 | 克羅地亞 | 6:26:17 |
| 27 | 約翰·奧古斯丁 | 南非 | 6:26:17 |
| 28 | 努諾·里貝羅 | 葡萄牙 | 6:26:17 |
| 29 | 伊格納塔斯·科諾瓦洛瓦斯 | 立陶宛 | 6:26:17 |
| 30 | 傑克遜·赫蘇斯·羅德里格斯·奧爾蒂斯 | 委內瑞拉 | 6:26:17 |
| 31 | 馬特·勞埃德 | 澳大利亞 | 6:26:17 |
| 32 | 庫爾特·阿斯勒·阿韋森 | 挪威 | 6:26:17 |
| 33 | 康斯坦丁·西烏佐夫 | 白俄羅斯 | 6:26:17 |
| 34 | 雷米·波里奧爾 | 法國 | 6:26:17 |
| 35 | 塔代伊·瓦利亞韋茨 | 斯洛維尼亞 | 6:26:17 |
| 36 | 雅羅斯拉夫·波波維奇 | 烏克蘭 | 6:26:17 |
| 37 | 西蒙·格倫斯 | 澳大利亞 | 6:26:17 |
| 38 | 托馬斯·勒夫奎斯特 | 瑞典 | 6:26:25 |
| 39 | 托馬斯·勒雷格爾 | 奧地利 | 6:26:25 |
| 40 | 喬治·因卡皮耶 | 美國 | 6:26:25 |
| 41 | 何塞·塞爾帕 | 哥倫比亞 | 6:26:27 |
| 42 | 約翰·瓦敘梅朗 | 比利時 | 6:26:27 |
| 43 | 弗蘭克·施萊克 | 盧森堡 | 6:26:27 |
| 44 | 安德烈·米祖羅夫 | 哈薩克斯坦 | 6:26:27 |
| 45 | 羅曼·克羅伊齊格爾 | 捷克 | 6:26:35 |
| 46 | 金·基爾興 | 盧森堡 | 6:26:40 |
| 47 | 莫伊塞斯·阿爾達佩·查維茲 | 墨西哥 | 6:28:08 |
| 48 | 雷恩·塔拉梅 | 愛沙尼亞 | 6:30:49 |
| 49 | 卡洛斯·薩斯特雷 | 西班牙 | 6:31:06 |
| 50 | 佛朗哥·佩利佐蒂 | 義大利 | 6:31:06 |
| 51 | 謝爾蓋·拉古京 | 烏茲別克斯坦 | 6:31:06 |
| 52 | 海珊·阿斯卡里 | 伊朗 | 6:34:22 |
| 53 | 魯斯蘭·皮德戈爾內 | 烏克蘭 | 6:34:22 |
| 54 | 朱利安·迪安 | 紐西蘭 | 6:34:26 |
| 55 | 亞采克·塔德烏什·莫拉伊科 | 波蘭 | 6:34:26 |
| 56 | 賴德·赫斯耶達爾 | 加拿大 | 6:34:26 |
| 57 | 馬蒂亞·克瓦西納 | 克羅地亞 | 6:34:26 |
| 58 | 馬庫斯·永奎斯特 | 瑞典 | 6:34:26 |
| 59 | 斯韋恩·塔夫特 | 加拿大 | 6:34:26 |
| 60 | 丹尼斯·緬紹夫 | 俄羅斯 | 6:34:26 |
| 61 | 尤里·戈爾切爾 | 斯洛維尼亞 | 6:34:26 |
| 62 | 揚·瓦拉赫 | 斯洛伐克 | 6:34:26 |
| 63 | 馬爾齊奧·布魯塞吉尼 | 義大利 | 6:34:26 |
| 64 | 尼古拉斯·羅奇 | 愛爾蘭 | 6:34:26 |
| 65 | 勞倫斯·丹·滕 | 荷蘭 | 6:34:26 |
| 66 | 彼得·庫斯托爾 | 匈牙利 | 6:35:44 |
| 67 | 伊萬·斯特維奇 | 塞爾維亞 | 6:35:44 |
| 68 | 加季斯·斯穆庫利斯 | 拉脫維亞 | 6:36:48 |
| 69 | 塔涅利·坎格爾特 | 愛沙尼亞 | 6:36:48 |
| 70 | 貢薩洛·加里多 | 智利 | 6:36:48 |
| 71 | 愛德華·博阿松·哈根 | 挪威 | 6:36:48 |
| 72 | 安德烈·卡多佐 | 葡萄牙 | 6:39:42 |
| 73 | 亞歷山大·庫欽斯基 | 白俄羅斯 | 6:39:42 |
| 74 | 代紐斯·凱雷利斯 | 立陶宛 | 6:39:42 |
| 75 | 彼得·本奇克 | 捷克 | 6:39:42 |
| 76 | 亞歷山大·普柳申 | 馬爾地夫 | 6:39:42 |
| 77 | 傑尼斯·科斯秋克 | 烏克蘭 | 6:39:42 |
| 78 | 謝爾蓋·伊萬諾夫 | 俄羅斯 | 6:39:42 |
| 79 | 加德爾·米茲巴尼 | 伊朗 | 6:39:42 |
| 80 | 戴維·喬治 | 南非 | 6:39:42 |
| 81 | 菲利普·戴格南 | 愛爾蘭 | 6:39:42 |
| 82 | 格倫·查德威克 | 紐西蘭 | 6:39:42 |
| 83 | 亞歷山大·烏紹 | 白俄羅斯 | 6:49:59 |
| 84 | 托馬什·馬爾琴斯基 | 波蘭 | 6:49:59 |
| 85 | 內博伊沙·約萬諾維奇 | 塞爾維亞 | 6:49:59 |
| 86 | 宮澤剛 | 日本 | 6:55:24 |
| 87 | 拉法·什提維 | 突尼西亞 | 7:03:04 |
| 88 | 朴勝柏 | 韓國 | 7:03:04 |
| 89 | 胡健燊 | 中國香港 | 7:05:57 |
| 90 | 盧西亞諾·門東薩 | 巴西 | 7:08:27 |
未能完成賽事
很多為國家隊領騎的車手都並沒有寄希望於完成比賽，他們確保了那些爬坡高手在坡道發力前可以有一個好的位置。在他們之中，有很多運動員都需要為接下來的個人計時賽節省體力。此外，如果一名運動員被超過一圈，那么他的比賽資格就會被取消。
|
分段成績
前三名選手的分段成績：
| 排名 | 運動員 | PTP （排名） | 1圈 （排名） | 2圈 （排名） | 3圈 （排名） | 4圈 （排名） | 5圈 （排名） | 6圈 （排名） |
| 1 | 薩穆埃爾·桑切斯 (西班牙) | 2:13:08 (42) | 2:53:08 (78) | 3:30:14 (44) | 4:06:25 (65) | 4:41:35 (72) | 5:16:23 (8) | 5:50:42 (4) |
| 2 | 達維德·雷貝林 (義大利) | 2:13:08 (51) | 2:53:08 (96) | 3:30:14 (45) | 4:06:25 (39) | 4:41:35 (51) | 5:16:23 (12) | 5:50:42 (8) |
| 3 | 法比安·坎切拉拉 (瑞士) | 2:13:08 (51) | 2:53:08 (96) | 3:30:14 (45) | 4:06:25 (39) | 4:41:35 (51) | 5:16:23 (12) | 5:50:42 (8) |
