1998年11月，在沉默了5年之後，經中央批准，北京再次宣布申辦2008年奧運會。隨後，北京市正式向中國奧委會遞交了承辦2008年奧運會的申請書。1999年4月7日，國際奧委會正式接受北京的申請。
根據國家體育總局和北京市聯合向國務院報送的《關於成立2008年奧運會申辦委員會的請示》，國務院正式批複，同意成立由北京市、國家體育總局和中央有關部門領導同志組成的北京2008年奧運會申辦委員會。1999年9月6日，北京奧申委正式成立，它由北京市政府、國家體育總局、中央和國務院有關部門，奧林匹克事務專家、優秀運動員代表，以及教育界、科技界、文化界、企業界的社會知名人士組成。這標誌著北京申辦2008年奧運會的工作正式開始。除北京外，提出申辦這屆奧運會的還有9個城市，其中法國巴黎、加拿大多倫多、日本大阪都是發達國家城市。對北京來說，這既是一次機會，又是一次世界性的挑戰。由於1996年奧運會在美洲舉行、2000年奧運會在大洋洲舉行、2004年奧運會在歐洲舉行，根據奧林匹克運動廣泛性和普遍性的原則，2008年奧運會應該在美洲、歐洲和大洋洲以外的大洲舉辦，這就大大增加了北京的機會。
2000年10月，北京奧申委從機構等諸多方面加強了工作的力度。北京再次提出申辦奧運會，也得到了中共中央的高度重視和有力支持。江澤民曾多次表示關注和支持北京申奧。他在2001年9月9日致薩馬蘭奇的信中說：我和我的同事們完全支持北京申辦。如能在具有悠久文明並且迅速發展的北京舉辦2008年奧運會，無論對奧林匹克運動，對中國乃至世界都具有積極意義。我深信北京市在中國政府和全國人民的支持下，將做出非凡的努力，一定能辦成一屆高水平的奧運會。
改革開放20多年，中國經濟發展和社會進步突飛猛進，令世人矚目。當時的北京，也絕非1993年時可比，這座舉世聞名的歷史文化名城正闊步向國際化大都市邁進。 1999年，北京人均國內生產總值達19803元，在市政建設、環境保護、體育場館設施等諸多方面都有顯著的進步，有足夠的能力和經驗組織大型國際活動和體育賽事，舉辦奧運會的條件也更加成熟。
另外一個有利條件是，新中國成立50多年來，中國體育從弱到強，共獲得1317個世界冠軍，1026次超、破世界紀錄，先後成功舉辦了第十一屆亞運會等一系列重要國際體育賽事，中國人民和廣大體育健兒為現代奧林匹克運動所做出的傑出貢獻，贏得了世人的認可與尊敬。北京若能如願以償地贏得2008年奧運會的主辦權，對促進中國與世界的交流與合作，加快對外開放步伐，推動經濟發展、科技進步，提高人民的物質和精神生活水平，都將具有積極的意義。
此外，中國是世界上人口最多的國家，如果能在佔世界人口五分之一的中國舉辦奧運會，將使奧林匹克運動更加普及和深入，將為東西方文化的交流提供一個十分寬闊的舞台，也將是中國人民在新的世紀里對人類社會進步和發展做出的新貢獻。
此時的北京市政府也更加務實，市長劉淇旗幟鮮明地提出：以申奧促發展，以發展助申奧，即申辦奧運會和城市發展建設、改善百姓生活等齊頭並進，相得益彰。無論申辦成功還是不成功，北京都要發展，都要建設。
北京申奧得到了全國人民的大力支持。萬人簽名、萬人長跑、奧林匹克知識競賽，各種關於奧運的展覽與宣傳活動此起彼伏。海外華人也組織起來，開展各種各樣的支持活動。
2001年4月3日，國際奧委會對申辦城市的評估委員會組成了以國際奧委會委員、國際自行車聯合會主席、荷蘭的維爾布魯根為團長的評估團，於2000年2月20日全3月25日完成了對北京、巴黎、多倫多、大阪和伊斯坦布爾的評估。經過多方磋商和英、法文本的反覆修改，評估團以極高的效率於4月3日完成了評估報告，並於5月15日在洛桑的國際奧委會總部公布。
申奧城市之間的競爭更加激烈。北京奧申委嚴格遵守國際奧委會的規則，不犯規，不越位，停止了一切申辦宣傳，國內媒體也跟著沉寂。這正應了那句名言：此時無聲勝有聲。
2001年當地時間7月13日9時，國際奧委會第一百一十二次會議在位於莫斯科河畔的國際貿易中心舉行。根據會議日程，9時30分起，申請舉辦2008年奧運會的大阪、巴黎、多倫多、北京和伊斯坦布爾5個城市依次向國際奧委會作最後陳述。各城市的陳述不超過60分鐘，其中45分鐘用於報告各自的申辦計畫，15分鐘用於回答國際奧委會委員的提問。陳述結束後，國際奧委會評估團主席維爾布魯根向全會報告對5個申辦城市的考察情況。
當地時間15時許，時任中共中央政治局常委、國務院副總理的李嵐清走上講台，用流利的英語代表中國中央政府做出了莊嚴的承諾：2008年奧運會需要的任何幫助，中國政府都會提供。如果此次奧運會有盈餘，我們將用它來建立一個奧林匹克友誼合作基金，來幫助發展中國家的體育事業；如果發生赤字，將由中國政府承擔。寧寧珠璣，擲地有聲。接著，北京奧申委主席、北京市市長劉淇，北京奧申委執行主席、中國奧委會主席袁偉民，以及北京奧申委顧問、國際奧委會執委何振梁等陳述人員，沉著自信地介紹了北京為申奧作出的巨大努力。北京代表團的精彩陳述幾次被國際奧委會委員的熱烈掌聲打斷。
陳述結束後，代表團領導和專家回答了多位國際奧委會委員有關反興奮劑、語言保障和環保等方面的問題。隨後，薩馬蘭奇主席代表國際奧委會向北京代表團頒發證書，感謝北京為申辦奧運所作的努力，並特別感謝李嵐清副總理和劉淇市長的到來。
會議所在地為莫斯科，這為國際奧委會委員能作出最後抉擇提供了良好的條件；同時，12億中國人民對更快、更高、更強的現代奧林匹克精神的不懈追求，中國改革開放20年取得的輝煌成就，以及中國運動員在2000年悉尼奧運會上取得的驕人戰績，使得中國申奧佔盡了天時、地利、人和。這一切，都讓北京申奧代表團成員和參加此次國際奧委會第一百一十二次會議新聞報道的眾多中國記者預感到：北京，「有戲」！
為了保證投票的順利進行，國際奧委會委員還在正式投票之前進行了模擬試投，充分顯示了國際奧委會對確定2008年夏季奧運會舉辦城市的慎重。與以往不同的是，本次表決採用電子錶決器。德國的巴赫、塞內加爾的姆巴依和菲律賓的艾里扎爾德3名委員作為監票人，他們把每輪的投票結果直接報告給國際奧委會主席薩馬蘭奇。由於薩馬蘭奇主席本人不參加投票，本國有城市參加申奧的各位委員在本國城市淘汰之前也不能表決，因而每輪參加投票的委員人數不盡相同。按照規定，首輪投票以得票過半數者取勝。如果沒有過半數者，則首先淘汰得票最少的城市，直到參加最後一輪角逐的兩個城市以簡單多數確定最後的勝利者。當晚17時53分，投票正式開始。參會委員118名，屬於5個申辦城市的14名委員不能參加投票，投票104張，有效票102張，其中北京44票、多倫多20票、巴黎15票、伊斯坦布爾17票、大阪6票。得票最少的大阪被淘汰。
18時5分，第二輪投票開始，決定命運的時刻到了！會場里的空氣似乎一瞬間凝固了，等待最後表決結果的人們顯得那樣亢奮不安，人們緊張得簡直透不過氣來。18時8分，計票結束。因大阪已被淘汰，兩名日本委員可以投票，這次投票結果是投票數106票，有效票為105票，北京以56票、超過半數3票獲得勝利。多倫多22票，巴黎18票，伊斯坦布爾9票。
18時10分，81歲高齡的薩馬蘭奇對其他申辦城市的傑出工作表示感謝，感謝他們致力於奧林匹克運動所作的巨大努力。隨後，德高望重的薩馬蘭奇主席當眾打開密封的信袋鄭重宣布：「勝利者是——北京！」
一陣歡呼的滾雷掠過國際貿易中心，一直傳播到萬里之外的北京。大會現場內，北京奧申委代表團成員紛紛起身相互擁抱；一些友好的國際奧委會委員從人群中擠過來向偉大的中國人民表示祝賀；離會場不遠處的主新聞中心裡，等候表決的眾多中國記者跳起來，一任激動的淚水滑過臉龐。
北京終於取得了2008年夏季奧運會的申辦權，這一歷史的瞬間在國內引爆了縱情的歡樂。聚集在中華世紀壇的各界群眾爆發出排山倒海的歡呼，40萬北京群眾自發聚集在天安門廣場，歡慶申奧成功。江澤民等黨和國家領導人也在當晚齊聚中華世紀壇和天安門廣場，與各界群眾共慶這一喜悅的時刻。江澤民在現場給遠在莫斯科的李嵐清打電話，熱烈祝賀申奧成功。
絢麗的禮花映亮北京夜空，喧天的鑼鼓響徹中華大地。廣場上，人們載歌載舞，揮動彩旗，縱情歡呼。江澤民等黨和國