1952年赫尔辛基奥运会，巴西国奥参加奥运会男足正赛，在第二轮以比分2-4不敌西德国奥，无缘四强。
1984年洛杉矶奥运会，巴西国奥队史闯入奥运会男足决赛，决赛0-2不敌法国国奥，收获队史首枚奥运会男足奖牌（银牌）。
1988年汉城奥运会，进入决赛的巴西国奥经过加时赛1-2不敌苏联国奥，收获银牌。此后巴西国奥在
1996年亚特兰大奥运会及
2008年北京奥运会中两次收获男足铜牌。
2012年伦敦奥运会男足决赛，巴西国奥1-2不敌墨西哥国奥，队史第三次收获奥运会银牌。2016年8月20日，里约奥运会男足决赛，巴西国奥在点球大战中5-4击败德国国奥，夺得队史首枚奥运会男足金牌。2021年8月7日，巴西国奥在决赛凭借库尼亚及
马尔科姆·费利佩·席尔瓦·德·奥利维拉的进球2-1击败西班牙国奥，卫冕男足金牌。2024年2月11日，巴黎奥运会足球南美区预选赛，巴西国奥0-1不敌阿根廷国奥，未能获得奥运会参赛资格。
巴西国奥首次参加奥运会男足正赛发生在
1952年赫尔辛基奥运会，球队在预备轮中5-1战胜荷兰国奥，并在首轮2-1战胜卢森堡国奥，最终在第二轮2-4不敌西德国奥，无缘四强。
1960年罗马奥运会，巴西国奥小组赛2胜1负位列小组第二，排名意大利国奥后，未能晋级半决赛，自该届奥运会起，巴西国奥连续四届小组赛未能从小组赛中出线。
1976年蒙特利尔奥运会，巴西男足闯入四强，半决赛0-2不敌波兰国奥，三四名决赛不敌苏联国奥，最终收获该届赛事第四名。
1984年洛杉矶奥运会，巴西国奥小组赛三战全胜，并在淘汰赛中先后击败加拿大国奥及意大利国奥，队史首次闯入奥运会男足决赛，决赛面对法国国奥，巴西国奥0-2不敌对手获得银牌，该枚银牌是队史首枚奥运会男足奖牌。
1988年汉城奥运会，再度闯入决赛的巴西国奥经过加时赛1-2不敌苏联国奥，收获银牌。
1996年亚特兰大奥运会，时隔一届再度参赛的巴西国奥在半决赛3-4不敌
尼日利亚国奥，三四名决赛5-0战胜葡萄牙国奥，收获铜牌。
2000年悉尼奥运会，巴西国奥小组赛2胜1负位列小组第一晋级八强，四分之一决赛球队1-2不敌喀麦隆国奥，无缘四强。
2004年雅典奥运会，巴西国奥未获得参赛资格。
2008年北京奥运会，巴西国奥在四分之一决赛2-0击败喀麦隆国奥晋级四强；半决赛0-3不敌阿根廷国奥无缘决赛，最终球队在三四名决赛3-0战胜比利时国奥，收获铜牌。
2012年伦敦奥运会，巴西男足小组赛三战全胜，并在淘汰赛先后击败洪都拉斯及韩国，晋级决赛。2012年8月11日，伦敦
奥运会会男足决赛，队史第三次闯入奥运男足决赛的巴西国奥开场28秒遭遇丢球，最终1-2不敌墨西哥国奥，队史第三次收获奥运会银牌。
2016年里约热内卢奥运会，巴西国奥小组赛1胜2平位列小组第一晋级淘汰赛，并先后在淘汰赛中击败哥伦比亚国奥及
洪都拉斯国奥，闯入决赛。2016年8月20日，里约奥运会男足决赛，巴西国奥在点球大战中5-4击败德国国奥，夺得队史首枚奥运会男足金牌。
2020年东京奥运会，巴西国奥小组赛2胜1平晋级淘汰赛。四分之一决赛球队1-0击败埃及国奥，半决赛球队通过点球大战4-1击败墨西哥国奥，晋级决赛。2021年8月7日，巴西国奥在决赛凭借库尼亚及
马尔科姆·费利佩·席尔瓦·德·奥利维拉的进球2-1击败西班牙国奥，收获男足金牌。
2024年2月11日，巴黎
奥运会足球南美区预选赛，巴西国奥0-1不敌阿根廷国奥，未能获得奥运会参赛资格，近20年首次无缘奥运会。赛后巴西国奥队主教练梅内塞斯表示：“我们非常伤心，因为没有完成目标，而我们始终知道自己的责任。”