مسی از حضور در بازی های آرژانتین در المپیک تابستانی 2008 منع شده بود. بارسلونا با مشورت با مربی تازه منصوب شده جوزپ گواردیولا اجازه داد که مسی بتواند تیم کشورش را در المپیک همراهی کند. او به تیم ملی المپیک کشورش ملحق شد و توانست گل اول بازی با ساحل عاج را در بازی ای که 2–1 به سود آرژانتین به پایان رسیده بود به ثمر برساند. او در بازی با هلند هم گل اول بازی را به ثمر رساند و پاس گل دوم را هم به آنخل دی ماریا داد. آن بازی نیز در نهایت در پایان وقت اضافه 2–1 به سود آرژانتین به پایان رسید. مسی باز هم در مرحله نیمه نهایی بهترین بازیکن میدان لقب گرفت. در دیداری که تیم کشورش با 3 گل مقابل برزیل پیروز شد و توانست به دیدار فینال راه پیدا کند. مسی با دادن پاس گل به دی ماریا باعث شد که تیمش در دیدار فینال نیز 1–0 بازی را از نیجریه ببرد و تیم آرژانتین قهرمان آن مسابقات شود