2002年、アテネオリンピック出場を目指す野球日本代表チームの監督に就任。2003年11月に行われたアジア選手権で中国・台湾・韓国に勝利して優勝し、オリンピック出場が決定したが、2004年3月、長嶋は脳梗塞で倒れた。長嶋が現地アテネで指揮を執る姿を見る事は叶わぬ夢となった<ref>長嶋の代理として後輩である中畑清ヘッドコーチが肩書きはそのままにチームの指揮を執ったものの、銅メダルに終わった。</ref>。

2004年6月16日、長男の一茂に双子の女児が産まれた。長嶋にとっては初孫である。

2005年には東京ドームに野球観戦に行き、また2006年現在、少年の野球教室に飛び入りで参加するなど、リハビリの成果もあって少しずつ活動を再開している。また2006年には三菱UFJ信託銀行のコマーシャルに、一茂共々親子出演（撮影は発病以前のもの）。

2007年7月には日本経済新聞の人気企画「私の履歴書」に登場している。