Ženská dvouhra na Letních olympijských hrách 2004 probíhala v Athénském olympijském tenisovém centru, ležícím v severovýchodní části města Marousi. Soutěž se konala v období od 16. do 22. srpna 2004 na otevřených dvorcích s tvrdým povrchem DecoTurf.Kvalifikace ani předkvalifikace hrány nebyly, když k opuštění tohoto systému došlo na Atlantské olympiádě 1996. Do dvouhry nastoupilo 64 tenistek. Turnaj byl odehrán na dva vítězné sety.