Il 25 maggio 1935, nel giro di 45 minuti, al Big Ten meet di Ann Arbor, nel Michigan, stabilì i record del mondo di salto in lungo, 220 yarde, 220 yarde ad ostacoli, ed eguagliò quello delle 100 yarde.
Owens vinse quattro medaglie d' oro alle Olimpiadi estive del 1936; il 3 agosto 1936 vinse i 100 metri, il 4 agosto il salto in lungo, il 5 agosto i 200 metri, e dopo che venne aggiunto alla squadra della 4x100, il 9 agosto, concluse con la vittoria nella staffetta 4x100. La sua performance venne bissata solo nelle Olimpiadi di Los Angeles 1984, quando Carl Lewis vinse quattro ori nelle stesse gare.
La conquista della medaglia d'oro nel salto in lungo alle Olimpiadi di Berlino da parte di Owens ha fornito alla stampa di tutto il mondo il pretesto per creare un caso di discriminazione razziale di cui il leggendario atleta sarebbe stato vittima.
Nel pomeriggio di quel 4 agosto, infatti, allo stadio olimpico era presente anche Adolf Hitler. Di fronte alla vittoria di Owens contro il tedesco Luz Long, il führer indispettito si sarebbe alzato e sarebbe uscito dallo stadio per non stringere la mano al nero americano.
In realtà le cose andarono diversamente. Come scrisse nella sua autobiografia, "The Jesse Owens Story", Owens stesso raccontò come Hitler si alzò in piedi e gli fece un cenno con la mano:
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«Quel giorno, dopo essere salito sul podio del vincitore, passai davanti alla tribuna d'onore per rientrare negli spogliatoi. Il cancelliere tedesco mi guardò, si alzò in piedi e mi salutò con un cenno della mano. E io feci altrettanto.
Penso che gli scrittori mostrarono del cattivo gusto nel criticare l'uomo del momento in Germania.»
(Jesse Owens, The Jesse Owens Story, 1970.)
Per ironia della sorte, fu il presidente statunitense dell'epoca, Franklin D. Roosevelt, in quel periodo impegnato in un'elezione, e preoccupato della reazione degli stati del sud, a cancellare un appuntamento con il pluriolimpionico alla Casa Bianca. Owens fece notare in seguito che fu Roosevelt, e non Hitler, a snobbarlo.