1956年11月22日，受伊丽莎白女王二世之托的爱丁堡公爵，宣布第十六届奥运会开幕，奥运会低沉的前奏曲终于结束。91个国家和地区奥委会中的68个向墨尔本派出了代表团，3314名运动员列队入场。乐队演奏了新的奥运会会歌，它由旅居巴黎的波兰作曲家日比萨克谱写。为了祝贺这首新的会歌，摩纳哥王子皮埃尔·冯·摩纳哥特地向作曲家捐赠了1000美元及一枚纪念奖牌。现代奥运会最早的会歌是由希腊作曲家萨马拉谱写的。曾经不断有作曲家想用新的会歌取代萨马拉的作品，其中包括大作曲家理查德·施特劳斯。但所有这些尝试都没有获得成功。1958年，国际奥委会全会决定，将萨马拉的作品最终确定为正式的奥林匹克会歌。
经过27000公里路程传递的奥运火炬，由澳大利亚19岁的青年，一英里跑世界纪录保持者克拉克送进赛场。他亲手点燃了奥运圣火，但就在点燃圣火的刹那间，他的脸被烧伤了。在此后的10年中，这位墨尔本的火炬手在一英里跑这个项目上共创造过17次世界纪录。
奥运会前，东道主澳大利亚的游泳选手使用了一天训练两次的新方法。与过去相比，量和强度都增加了一倍。虽然很艰苦，但效果却很好。在本届奥运会上，澳大利亚游泳队夺得全部13项比赛中的8枚金牌，来自悉尼的D。弗雷泽一人独得2金1银，从而打破了美国队的泳坛霸主地位。
弗雷泽是一个船坞工人的女儿。18岁那年，她师从甘雷吉教练。教练把她从父亲的身边接走，让她吃住在游泳池附近，每天早上5时30分便开始训练。这个天才的女子泳星不仅夺得了墨尔本奥运会的100米自由泳冠军，而且还在罗马和东京奥运会上两次蝉联该项目的冠军，并多次打破世界纪录。若不是因为在1964年东京奥运会上参与盗窃日本皇宫的旗帜，她可能还会在墨西哥奥运会的100米仰泳比赛中再次获胜——偷盗旗帜的蠢事，使澳大利亚游泳协会对她处以停赛一年的惩罚。弗雷泽对处罚不服，提出上诉，并于其间多次出入法庭。虽然她在1970年胜诉，但愚蠢的盗旗事件让她饱尝了苦果。
在游泳池中败给澳大利亚，使美国在奥运新军苏联的挑战面前陷入被动。与赫尔辛基奥运会相比，苏联体育运动水平有了长足的进步。年轻的苏联选手在举重、摔跤、射击、体操、田径等项目中获得了大量奖牌，以37枚金牌、29枚银牌和32枚铜牌的战绩大大领先于美国的32枚金牌、25枚银牌和17枚铜牌。金牌和奖牌总数的全面领先，使苏联成为新的奥运霸主。墨尔本，从此成为苏联垄断奥运赛场数十年的精彩开端，美国独霸奥运赛场的历史从此变成苏美争霸。
苏联队最大的丰收来自体操。这支体操队的超级明星中，有两个人成为日后国际体操界的重要人物：获得男子团体金牌和个人全能铜牌的季托夫，日后成为国际体操联合会主席；获女子团体金牌和个人全能金牌的拉蒂尼娜，从1956年到1964年东京奥运会共获18枚奖牌（9枚金牌，5枚银牌，4枚铜牌），成为奥运史上成就最辉煌的体操运动员，她后来出任苏联国家体操女队总教练，培养出一代又一代新的“体操皇后”。
体操赛场上的另一个传奇人物，就是德国队获得跳马金牌的邦茨。30岁的邦茨，已是第二次参加奥运会了。“二战”期间，德国体操冠军邦茨应征入伍，在战场上被英军俘获后，被发配到诺丁汉一个农庄里干活。一个偶然的机会，他从报纸上获悉：正在进行奥运集训的英国体操队需要招聘一名教练员。他立即给有关方面写信应聘。测试合格之后，邦茨从诺丁汉赶到伦敦，由战俘“荣升”为英国队教练，并率队参加了1948年伦敦奥运会。8年之后，为英国打工的邦茨教练，终于有机会作为德国选手参加了墨尔本奥运会。
根据国际奥委会主席基拉宁勋爵的回忆录，墨尔本奥运会的最高潮出现在闭幕式上：一名中国台湾运动员建议，闭幕式上运动员不要按国家顺序排列入场，而是大家随意混杂在一起入场。在这一刻，人们将会忘掉种族、政治、宗教和战争，剩下的唯有奥林匹克理想和各国选手间的交流。虽然这个建议极富创意，但它却立即被国际奥委会主席布伦戴奇否决，因为他担心运动员没有兴趣参加这样自由自在的闭幕式。无奈许多国际奥委会委员支持这个大胆的建议，布伦戴奇最后不得不同意了这个计划，但前提是至少要有400人参加。闭幕式那天晚上，所有的选手都来了，谁也不愿意错过这个激动人心的时刻，场面十分动人。
据史料记载：为了表彰这个建议对奥林匹克运动的重大贡献，国际奥委会主席萨马兰奇于1992年在瑞士洛桑接见了提出建议的人士，并向他颁发了荣誉纪念奖章。
当人们在墨尔本奥林匹克体育场纵情欢庆时，设在万里之外的斯德哥尔摩的马术比赛早已于6月10日至17日举行完毕。共有145名男运动员和13名女运动员参加了该届奥运会的马术比赛。一个新修的小小的奥运圣火台上，燃烧着一束奥运圣火，以表明这里是奥运会分赛场。瑞典队和英国队成绩突出，德国队居这两支队伍之后。在障碍赛中，德国队的温克勒尔突然受重伤，无法继续控制坐骑。然而，他那匹名叫哈拉的马驮着身受重伤的主人准确无误地越过全部障碍，确保了德国队获得障碍赛团体冠军——当人们在赛后将温克勒尔从马鞍上抱下来时，他激动得不断重复：“我真不知道怎么感谢这匹马才好！”从此，赛马哈拉也成为德国人心目中的奥运英雄。
