El torneo de baloncesto de Atenas 2004 se celebró en dos polideportivos diferentes. Una novedad absoluta, al igual que el oro obtenido por la selección masculina argentina y las nuevas canastas suministradas por Mondo.
El torneo de baloncesto de las Olimpiadas de Atenas 2004 representó una novedad absoluta en la historia de las Olimpiadas, ya que por primera vez los partidos se disputaron en dos estadios diferentes: las fases eliminatorias se jugaron todas en el Helliniko Indoor Arena, mientras que las fases finales se disputaron en el Olympic Indoor Hall, que forma parte del Olympic Sports Complex de Atenas. El torneo masculino fue uno de los más apasionantes que se han disputado en una Olimpiada y en él triunfó sorprendentemente la selección de Argentina, que en las semifinales batió a la favorita, Estados Unidos, y en la final se impuso claramente a Italia (84-69). Fue el primer éxito en unos Juegos Olímpicos del equipo sudamericano, que hasta ese momento no había ganado ninguna medalla olímpica. En baloncesto femenino, los pronósticos se cumplieron con la victoria de Estados Unidos (quinto oro en sus siete participaciones), que en la final se impuso a Australia (74-63).
Situado en el distrito de Ellinikon de Atenas, a unos 10 kilómetros de la Villa Olímpica, el polideportivo Helliniko Indoor Arena fue construido en el lugar donde estaba antes el aeropuerto internacional de la capital griega, cerrado en 2001. En el puesto del edificio que originalmente albergaba un hangar de reparación de aviones de la Olympic Airways, ahora surge uno de los estadios cubiertos más conocidos y apreciados de Europa. De la estructura original ha quedado el armazón metálico que, por motivos económicos y de tiempo, se dejó intacto. Realizado por Michaniki y EllisDon Construction Corporation, inaugurado el 30 de julio de 2004, el nuevo pabellón es considerado por todos como uno de los que más se parece a los estadios americanos de la NBA, sobre todo por su gran capacidad y por el hecho de que los graderíos comienzan inmediatamente donde termina la cancha. Durante las Olimpiadas 2004 el Helliniko Indoor Arena albergó los partidos preliminares del torneo de baloncesto y las finales del torneo de balonmano; durante las Paraolimpiadas 2004 se disputaron en él los encuentros de rugby en silla de ruedas. Para las competiciones olímpicas la capacidad se redujo a 8.000 personas gracias a la eliminación de la mayor parte de las filas de asientos situados en la parte alta del estadio. Además del pavimento Fast Break System, versión antigua de la actual solución Fast Break System 2 Wood, con ocasión del torneo de baloncesto de Atenas 2004, Mondo presentó una nueva línea de canastas, la serie Mondo Atenas. “La novedad de esta serie está en el hecho de que, respecto a los viejos modelos dotados de un brazo con un poste para sostener el tablero, en este caso las canastas se presentan con una estructura única de tipo tubular, una solución que ha mejorado la visibilidad de los espectadores”, comenta Andrea Vallauri, responsable de la división de deportes de Mondo. El Indoor Arena no es la única infraestructura deportiva existente en el área del antiguo aeropuerto internacional de Atenas, pues cerca del pabellón se construyeron otras instalaciones utilizadas durante las Olimpiadas de 2004: una para el béisbol y el softbol, otra para el hockey , y el Slalom Centre para competiciones de canoa-kayak.
El Indoor Hall forma parte del Olympic Athletic Center de Atenas (OAKA). El estadio, acabado en 1995, se distingue por su característico techo inclinado y los cuatro enormes pilares, de 35 metros de altura y distantes entre sí 108 metros; el techo se proyectó de tal modo que pudiese entrar una gran cantidad de luz natural durante el día. El Indoor Hall, el estadio cubierto más grande utilizado en las Olimpiadas de Atenas 2004, es considerado como uno de los pabellones indoor más grandes del mundo, con una capacidad que varía según el evento que en él se celebre y que alcanzó los 19.250 espectadores durante los partidos de baloncesto más importantes. Durante las Olimpiadas 2004 albergó las competiciones de gimnasia artística y las finales del torneo de baloncesto. En los meses anteriores a los Juegos, el estadio fue sometido a algunas reformas que acabaron en junio de 2004, siendo inaugurado el 10 de agosto de 2004, a solo tres días del comienzo de las Olimpiadas. Las reformas se centraron sobre todo en las instalaciones electromecánicas y en total costaron en torno a 5 millones de euros. El Indoor Hall es el estadio donde juega sus partidos en casa el equipo de baloncesto del Panathinaikos, donde precisamente ganó la Final Four de la Euroliga, celebrada allí en 2007.