不过，在奥运会上，水谷隼创造了日本队的历史，成为日本乒乓球标杆式的人物。两人打出一记中远台对轰14板的极限对拉，以水谷隼反拉出界告终，这一球成为当年十佳球之一。水谷隼发球，老萨正手挑打中路，水谷隼侧身正手抢冲直线，11-8拿下，兴奋倒地庆祝，夺得男单铜牌，创日本队最佳成绩。水谷隼混双夺冠后，见好就收，宣布退役。
作为日本队近几十年来最优秀的选手，水谷隼在世界杯和世乒赛的表现都不理想，一块奖牌也没有获得过。不过，在奥运会上，水谷隼创造了日本队的历史，成为日本乒乓球标杆式的人物。
水谷隼第一次参加奥运会是在2008年北京奥运会，男单第三轮，水谷隼1-4不敌“世界第一反手”格林卡，最后一局3-11惨败。
第二次是2012年伦敦奥运会，男单1/8决赛，水谷隼被“高球王子”梅兹4-0横扫。
第三次是2016年里约奥运会，水谷隼经过多年沉淀，终于爆发了强大的战斗力，男单1/16决赛4-1击败希腊削球手吉奥尼斯，1/8决赛4-2力克巴西一哥卡尔德拉诺，1/4决赛以4-2力克葡萄牙一哥弗雷塔斯，最后一局轰出11-2的悬殊比分，强势挺进四强。
男单半决赛，水谷隼与马龙大战6局，以2-4失利。两人打出一记中远台对轰14板的极限对拉，以水谷隼反拉出界告终，这一球成为当年十佳球之一。
三四名决赛中，水谷隼与老将萨姆索诺夫为铜牌而战，水谷隼大比分3-1领先，第5局9-7。
老萨发球，水谷隼反手拨球，老萨正手拉起，水谷隼反手拨中路后连续侧身正手抢冲3板得分，10-7拿到赛点。
老萨利用发球抢攻追回一分，8-10。
水谷隼发球，老萨正手挑打中路，水谷隼侧身正手抢冲直线，11-8拿下，兴奋倒地庆祝，夺得男单铜牌，创日本队最佳成绩。
男团决赛，水谷隼3-2逆转许昕，当着刘国梁的面跪地大喊庆祝，率领日本队夺得男团银牌，水谷隼再次创造日本乒乓球最佳战绩。
第四次是2021年东京奥运会，水谷隼主攻混双，与伊藤美诚搭档，在1/4决赛中大难不死，奇迹般逆转德国组合弗朗西斯卡/索尔佳，并杀入决赛。
决赛中碰到了头号种子许昕/刘诗雯，水谷隼/伊藤美诚先输两局，然后发起反击，连扳四局逆转，夺得奥运会历史上首枚混双金牌。
水谷隼在奥运会上两次击败许昕，集齐了金银铜牌，在世界乒坛史上留下了浓墨重彩的一笔，受到日本民众英雄般的礼遇，不愧是日本一哥。
水谷隼混双夺冠后，见好就收，宣布退役。
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