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Die Sozialistische Föderative Republik Jugoslawien nahm an den Olympischen Sommerspielen 1964 in Tokio mit einer Delegation von 75 Athleten (72 Männer und 3 Frauen) an 32 Wettkämpfen in neun Sportarten teil.
Die jugoslawischen Sportler gewannen zwei Gold-, eine Silber- und zwei Bronzemedaillen. Olympiasieger wurden der Turner Miroslav Cerar am Seitpferd und der Ringer Branislav Simić im Mittelgewicht des griechisch-römischen Stils. Cerar gewann außerdem am Reck Bronze, wie auch der Ringer Branislav Martinović im Leichtgewicht des griechisch-römischen Stils. Silber sicherte sich die Wasserballmannschaft der Männer. Fahnenträger bei der Eröffnungsfeier war Miroslav Cerar.