LTOK buvo atkurtas 1988 m. gruodžio 11 d. Lietuvos sporto federacijų, organizacijų ir visuomenės atstovų suvažiavime, tačiau TOK pripažinimo reikėjo laukti dar ne vienerius metus.
1990 m. kovo 11-ąją, Lietuvos Respublikos Aukščiausiajai Tarybai atkūrus Lietuvos nepriklausomybę, Lietuvos sporto komiteto kolegija ir LTOK Vykdomasis komitetas kreipėsi į sportininkus ir trenerius, ragindami nedalyvauti SSRS rinktinėse bei SSRS čempionatuose.
LTOK vadovai palaikė ryšius su TOK vadovais ir siekė sugrąžinti teisę Lietuvos olimpinei rinktinei dalyvauti žaidynėse. Kartu su Lietuva olimpinių komitetų teisių atkūrimo siekė ir Latvija su Estija.
1991 m. rugpjūčio 29 d. Tokijuje TOK prezidentas Juanas Antonio Samaranchas paskelbė, kad Baltijos šalys dalyvaus artimiausiose olimpinėse žaidynėse. Tų pačių metų rugsėjo 18 d. TOK Vykdomojo komiteto posėdyje Berlyne buvo nuspręsta, kad reikia neatidėliojant Estijos, Latvijos ir Lietuvos olimpinius komitetus grąžinti į olimpinį sąjūdį ir pakviesti juos dalyvauti XVI žiemos ir XXV vasaros olimpinėse žaidynėse. Lapkričio 11 d. LTOK buvo pripažintas de jure.
Iš Barselonos olimpinių žaidynių Lietuvos rinktinė grįžo su dviem medaliais – Romas Ubartas disko metimo rungtyje iškovojo auksą, o krepšinio rinktinė parvežė bronzą.
Per 25 metus nuo LTOK atkūrimo Lietuvos olimpiečiai žaidynėse iškovojo 6 aukso, 6 sidabro ir 13 bronzos medalių.
Visų Lietuvos sportininkų, kurie yra iškovoję medalius olimpinėse žaidynėse, sąrašą rasite čia.
