I Giochi si disputarono, per la prima volta, nell'emisfero sud del mondo, e quindi si tennero dal 22 novembre all'8 dicembre 1956, nella stagione estiva per gli australiani. Questo fatto rese però difficili le situazioni degli atleti provenienti dall'Europa e dagli Stati Uniti, che dovettero fare i conti con il violento sbalzo di temperatura. La scelta della sede fu motivata dalla esigenza di universalizzare il più possibile le Olimpiadi che, invece, fino a quel momento erano state organizzate sempre in Europa e solamente in due occasioni, negli Stati Uniti.[3] Ancora una volta il momento storico sembrò poco congeniale per confermare gli entusiasmi degli sportivi, a causa delle tensioni belliche attorno al canale di Suez e dell'occupazione dell'Ungheria da parte dell'esercito sovietico.[4] A quest'ultimo fatto può essere ricondotto l'evento della cosiddetta "partita del sangue nell'acqua", ovverosia la partita di pallanuoto tra la squadra nazionale ungherese, all'epoca campionessa olimpica uscente, e quella sovietica.
Alcune nazioni, come la Svizzera, i Paesi Bassi, la Spagna boicottarono i Giochi in segno di protesta contro l'Unione Sovietica, mentre Egitto, Iraq e Libano a causa delle tensioni attorno al canale di Suez. Infatti il numero delle Nazioni presenti a Melbourne fu inferiore a quello di Helsinki, anche se il numero delle competizioni fu ampliato da 149 a 153.
Bisogna segnalare come le gare di equitazione si siano invece svolte a Stoccolma l'estate precedente, a causa delle rigidissime leggi australiane sull'importazione degli animali e la relativa profilassi. Questo fu il secondo caso di Olimpiade svoltasi in due nazioni diverse (il primo era avvenuto all'Olimpiade di Anversa nel 1920, quando una gara di vela era stata tenuta in un mare nei pressi delle coste dei Paesi Bassi).
La Germania gareggia in un'unica squadra sotto la classica bandiera nera-rosso-gialla con i 5 cerchi. Questa formazione scomparirà alle Olimpiadi estive del 1968.
Laszlo Papp difende il suo titolo di boxe nei pesi medi, guadagnando un terzo oro, impresa mai riuscita prima.
La squadra nazionale di hockey indiana vince il suo sesto oro consecutivo.
L'Ungheria conquista il quarto posto nel medagliere, retrocedendo solo di una posizione, dietro a nazioni ben più potenti come gli Stati Uniti, l'URSS e il paese ospitante l'Australia. Un'impresa ancora più spettacolare se si pensa che il paese, a quei tempi assoggettato all'Unione Sovietica, aveva intrapreso proprio in quell'anno la famosa insurrezione che aveva tolto alla squadra olimpica molti dei suoi atleti più forti, che erano o emigrati o peggio morti nel tentativo di liberare la loro città. Durante tutto il corso delle Olimpiadi gli atleti ungheresi si batterono molto competitivamente contro quelli sovietici.
L'algerino-francese Alain Mimoun vince il titolo della maratona, mentre il suo rivale di sempre Emil Zapotek giunge solamente sesto.
I padroni di casa australiani si aggiudicano nel nuoto 8 medaglie d'oro su 13 e occupano tutto il podio nei 100 m stile libero, sia maschili sia femminili.
Nella ginnastica femminile la sovietica Larisa Latynina si aggiudica 3 titoli e un secondo posto. Larisa Latynina parteciperà anche alle Olimpiadi di Roma e di Tokyo, e con ben 18 medaglie (tra oro, argento e bronzo) è a tutt'oggi la seconda atleta (superata solo recentemente dal nuotatore Michael Phelps) più medagliata, nella storia delle Olimpiadi.
Il canoista sovietico Vjačeslav Ivanov conquista la prima delle sue 3 medaglie olimpiche consecutive (1956, 1960, 1964).
Nel ciclismo Ercole Baldini domina la prova individuale su strada e Leandro Faggin è medaglia d'oro nel chilometro con partenza da fermo e nell'inseguimento a squadre.
Il podio nella spada individuale è tutto italiano con Pavesi, Delfino e Edoardo Mangiarotti che sono rispettivamente oro, argento e bronzo.
Interessante citare la presenza del nuotatore napoletano Carlo Pedersoli (poi diventato noto come attore con lo pseudonimo di Bud Spencer) arrivato in semifinale.
La spedizione americana confermò il numero di medaglie complessivo, solo due in meno di Helsinki, però ottenne otto ori in meno, da 40 a 32, e soprattutto perse la "leadership" del medagliere a favore dell'Unione Sovietica che migliorò di ben 27 medaglie il suo bottino complessivo, passando, per di più, da 22 ori a 37 ori, mettendosi in luce un po' in tutte le discipline, dalla ginnastica al pugilato, dal canottaggio all'atletica leggera. La sorpresa positiva fu senza dubbio l'Australia, terza nel medagliere, che strabiliò per le prestazioni dei suoi atleti, soprattutto nel nuoto dove vinse per otto volte, superando ripetutamente i record olimpici (7 volte) e mondiali (3 volte). Sui sorprendenti progressi compiuti dai nuotatori australiani si spesero fiumi di inchiostro, fino ad arrivare alla conclusione che furono applicate anche in piscina le norme di allenamento dell'atletica leggera, quindi lunghe sedute di allenamento quotidiane, aiutate da una alimentazione ricca di proteine, e impreziosite da qualche ritocco alla tecnica del "'crawl".[5] Risaltò la partecipazione unificata della Germania ai Giochi, dopo l'esclusione di Londra e la presenza della sola Germania Ovest a Helsinki: la rappresentativa unica, Ovest ed Est assieme, ottenne buoni risultati (6 ori), e verrà quindi riproposta finché fu sciolta alle Olimpiadi di Città del Messico. Infine, ottimo anche il bottino di medaglia della squadra italiana, quinta nel medagliere, e prima fra le nazioni europee occidentali. Gli atleti ungheresi parteciparono ai Giochi conquistando ben 9 ori ed ottenendo un lusinghiero quarto posto nel medagliere per nazioni, mentre a Helsinki erano stati terzi con 16 ori.
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