Le 10 000 mètres masculin figure au programme des Jeux olympiques depuis la cinquième édition, en 1912 à Stockholm. Les femmes ne participent à cette épreuve que depuis les Jeux de 1988, à Séoul.

Six athlètes masculins sont les plus titrés dans cette épreuve avec deux médailles d'or : les Finlandais Paavo Nurmi et Lasse Virén, le Tchécoslovaque Emil Zátopek, les Éthiopiens Haile Gebrselassie et Kenenisa Bekele et le Britannique Mohamed Farah. Avec également deux médailles d'or remportées, les athlètes féminines les plus titrées sont les Éthiopiennes Derartu Tulu et Tirunesh Dibaba.

Les records olympiques de la discipline sont actuellement détenus par Joshua Cheptegei, auteur de en finale des Jeux olympiques de 2024, à Paris, et par sa compatriote Almaz Ayana, créditée de lors des Jeux olympiques de 2016.

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Hommes

Historique 1912-1936

L'épreuve du 10 000 mètres fait sa première apparition olympique lors des Jeux olympiques de 1912, à Stockholm où la finale voit s'opposer 30 concurrents issus de 13 nations. La course est remportée par le Finlandais Hannes Kolehmainen dans le temps de , devant l'Américain Lewis Tewanima et l'autre finlandais Albin Stenroos .

En 1920, aux Jeux olympiques de 1920, à Anvers, le Finlandais Paavo Nurmi remporte le titre olympique en devançant le Français Joseph Guillemot et le Britannique James Wilson. Parvenant à combler son retard à l'amorce du dernier kilomètre, Nurmi se présente dans la dernière ligne droite accompagné de Joseph Guillemot. Il produit alors une accélération dans les derniers mètres de la course et l'emporte dans le temps de , améliorant de près d'une minute son record personnel .

Lors des Jeux olympiques de 1924, à Paris, en l'absence de Paavo Nurmi, préservé par sa fédération afin de se consacrer à d'autres épreuves, le favori de la course est son compatriote Ville Ritola qui a établi un nouveau record du monde du 10 000 mètres quelques jours avant le début des compétitions. En finale, Ville Ritola domine la course et améliore de près de son propre record du monde, en , devançant de plus de le Suédois Edvin Wide et de plus d'une minute l'autre finlandais Eero Berg . Quelques jours après les Jeux olympiques de Paris, Paavo Nurmi améliorera de le record du monde de Ville Ritola.

Paavo Nurmi remporte le titre des Jeux olympiques de 1928, à Amsterdam, signant son deuxième succès dans cette épreuve après son titre de 1920. Il l'emporte avec le temps de , nouveau record olympique, et devance de près d'une seconde Ville Ritola et de le Suédois Edvin Wide .

En 1932, lors des Jeux olympiques de Los Angeles, le Polonais Janusz Kusociński devient champion olympique en , améliorant de près de le record olympique de Paavo Nurmi. Il devance deux athlètes Finlandais, Volmari Iso-Hollo et Lauri Virtanen, après avoir fait la différence dans le dernier virage .

Lors des Jeux olympiques de 1936, à Berlin, la Finlande accumule les trois premières places du podium : Ilmari Salminen, champion d'Europe en 1934, devient champion olympique en , devant Arvo Askola et Volmari Iso-Hollo .

1948-1964

Lors des Jeux olympiques de 1948, à Londres, le Tchécoslovaque Emil Zátopek remporte le titre olympique dans le temps de (record olympique) devançant largement tous ses adversaires dont le Français Alain Mimoun, deuxième en et le Suédois Bertil Albertsson, troisième en . Le Finlandais Viljo Heino, champion d'Europe en 1946 et détenteur du record du monde depuis 1944, abandonne au sixième kilomètre.

Emil Zátopek, qui a amélioré le record du monde de Viljo Heino à plusieurs reprises, conserve son titre olympique aux Jeux olympiques de 1952, à Helsinki. Après avoir lâché ses coéquipiers Kostela et Posti dès le troisième kilomètre, il livre une bataille avec Alain Mimoun en effectuant près d'une cinquantaine d'accélérations, sans toutefois parvenir à distancer le Français. Zátopek fait la différence dans les derniers tours en l'emportant dans le temps de , améliorant d'une quarantaine de seconde son propre record olympique, et devance une nouvelle fois Alain Mimoun, médaillé d'argent en , et le Soviétique Aleksandr Anufriyev () . Emil Zátopek remportera deux autres épreuves lors des Jeux, le et le marathon.

Aux Jeux olympiques de 1956, à Melbourne, la victoire revient au Soviétique Vladimir Kuts qui faisait partie des favoris de la course après avoir notamment amélioré le record du monde quelques semaines avant le début des compétitions. Il s'impose dans le temps et améliore de près de 30 secondes le record olympique d'Emil Zátopek. Le Hongrois József Kovács () et l'Australien Allan Lawrence () complètent le podium. Le Britannique Gordon Pirie, l'autre favori de l'épreuve, s’effondre à deux tours de l'arrivée et termine .

Lors des Jeux olympiques de 1960, à Rome, le Soviétique Pyotr Bolotnikov remporte la finale dans le temps de (nouveau record olympique), devant l'Allemand Hans Grodotzki () et l'Australien David Power () .

Aux Jeux olympiques de 1964, à Tokyo, l'Américain Billy Mills est le premier non-européen à remporter le titre olympique du . Il s'impose au sprint en , nouveau record olympique, devant le Tunisien Mohammed Gammoudi () et l'Australien Ron Clarke, détenteur du record du monde depuis 1963, qui se classe troisième de l'épreuve en . Clarke, qui mène la course à une allure très soutenue, forme le trio de tête avec Gammoudi et Mills. À de l'arrivée, Mohammed Gammoudi porte une attaque sur ses deux adversaires mais se voit dépasser par Mills dans les derniers mètres de la course.

1968-1984

Lors des Jeux olympiques de 1968, à Mexico, le Kényan Naftali Temu remporte la médaille d'or dans le temps de , devançant l'Éthiopien Mamo Wolde () et Mohammed Gammoudi () qui décroche la médaille de bronze après avoir obtenu l'argent à Tokyo . Ron Clarke, détenteur du record du monde du 10 000 mètres depuis 1963 et médaillé de bronze quatre ans plus tôt, est victime d'une défaillance à deux tours de l'arrivée alors qu'il se situait en tête de la course. Il se classe de l'épreuve.

Quatre ans plus tard, aux Jeux olympiques de 1972, à Munich, le Finlandais Lasse Virén devient champion olympique en établissant un nouveau record du monde en . Victime d'une chute dans le peloton aux alentours des , il se relève et parvient à refaire son retard de cinq secondes sur les hommes de tête, puis distance ses adversaires à deux tours de l'arrivée en compagnie du Belge Emiel Puttemans. À l'arrivée, Lasse Virén devance finalement de près d'une seconde Puttemans, deuxième en , et de près de deux secondes l'Éthiopien Miruts Yifter, médaillé de bronze en .

Lasse Virén conserve son titre aux Jeux olympiques de 1976, à Montréal, en s'imposant dans le temps de , devançant largement le Portugais Carlos Lopes () et le Britannique Brendan Foster (), détenteur du record du monde depuis 1973 . Une grande partie des meilleurs coureurs de fond africains, notamment kényans et éthiopiens, ne participent pas à ces Jeux olympiques pour cause de boycott. Lasse Virén devient le troisième athlète après Paavo Nurmi et Emil Zátopek à remporter deux titres olympiques sur .

Lors des Jeux olympiques de 1980, à Moscou, Miruts Yifter remporte le titre olympique du huit ans après son premier podium sur cette distance. Il s'impose dans le temps de et devance le Finlandais Kaarlo Maaninka () et l'Éthiopien Mohammed Kedir (), Lasse Virén, double tenant du titre, ne prenant que la cinquième place . Le Kényan Henry Rono, détenteur du record du monde depuis 1978, ne participe pas à la compétition en raison du boycott du Kenya.

Aux Jeux olympiques de 1984, à Los Angeles, la victoire revient à l'Italien Alberto Cova, champion du monde du en 1983, qui s'impose dans le temps de , devant le Finlandais Martti Vainio () et le Britannique Mike McLeod après avoir lâché progressivement tous ses adversaires dans la seconde moitié de course . Disqualifié après avoir été convaincu de dopage, Martti Vainio est déchu de sa médaille d'argent au profit de Mike McLeod, le Kényan Mike Musyoki récupérant la médaille de bronze. Le Portugais Fernando Mamede, qui a amélioré le record du monde quelques jours avant le début de ces Jeux, est contraint à l'abandon.

1988-2004

En 1988, lors des Jeux olympiques de Séoul, le Marocain Brahim Boutayeb remporte le titre et améliore le record olympique de Lasse Virén en parcourant la distance en . L'Italien Salvatore Antibo est médaillé d'argent en et le Kényan Kipkemboi Kimeli médaillé de bronze en . Quatre athlètes sont en tête à la mi-course, Brahim Boutayeb, Salvatore Antibo, Kipkemboi Kimeli et son compatriote Moses Tanui, et passent au sur les bases du record du monde, en . Brahim Boutayeb se défait progressivement de ses adversaires et possède près de d'avance sur Kipkemboi Kimeli à deux tours de l'arrivée, maintenant finalement une avance de sur Kimeli sur la ligne d'arrivée .

Khalid Skah succède à son compatriote Brahim Boutayeb lors des Jeux olympiques de 1992, à Barcelone, en emportant l'épreuve dans le temps de , devant le Kényan Richard Chelimo () et l'Ethiopien Addis Abebe (). Salvatore Antibo, deuxième à Séoul, prend la place, devant le Mexicain Arturo Barrios, alors détenteur du record du monde. Moses Tanui, champion du monde en 1991, se classe de la finale. À l'issue de la course, Khalid Skah est disqualifié pour avoir bénéficié de l'aide illicite de son compatriote Hammou Boutayeb qui venait de concéder un tour, mais il est finalement rétabli dans ses droits quelques heures plus tard. Boutayeb sera en revanche disqualifié .

Lors des Jeux olympiques de 1996, à Atlanta, la victoire revient à l'Éthiopien Haile Gebrselassie, champion du monde en 1993 et 1995 et détenteur du record du monde depuis l'année passée. Il l'emporte dans le temps de , nouveau record olympique, devant le Kényan Paul Tergat () et le Marocain Salah Hissou () . Le champion en titre Khalid Skah se classe septième de la course.

Haile Gebrselassie, qui a ajouté de nouveaux titres de champion du monde du à son palmarès, en 1997 et 1999, remporte son deuxième titre olympique à l'occasion des Jeux olympiques de 2000, à Sydney. Il s'impose en , à près de deux minutes de son record du monde établi en 1998, et devance de justesse Paul Tergat, deuxième en , qui obtient sa deuxième médaille d'argent consécutive. L'Éthiopien Assefa Mezgebu complète le podium en .

Lors des Jeux olympiques de 2004, à Athènes, l'Éthiopien Kenenisa Bekele, champion du monde en 2003, remporte son premier titre olympique sur et succède à Haile Gebrselassie après l'avoir dépossédé de son record du monde quelques semaines avant le début des Jeux. Il s'impose dans le temps de , nouveau record olympique, et devance nettement son compatriote Sileshi Sihine () et l'Érythréen Zersenay Tadesse qui établit un nouveau record national en . Bekele parcourt le dernier tour en et les derniers en . Haile Gebrselassie termine cinquième de la course.

Depuis 2008

Kenenisa Bekele, qui a amélioré son propre record du monde en 2005, et remporté son troisième titre de champion du monde en 2007 à Osaka, est le favori des Jeux olympiques de 2008. À Pékin, il conserve son titre olympique dans le temps de , améliorant de près de quatre secondes son propre record olympique établi en 2004 à Athènes, et devance une nouvelle fois Sileshi Sihine, médaillé d'argent en , le Kényan Micah Kogo s'adjugeant la médaille de bronze en . Haile Gebrselassie se classe sixième de l'épreuve. Kenenisa Bekele remportera également l'épreuve du lors de ces Jeux.