A 24 éves tokiói olimpikon Srí Lanka-i, portugál és ciprusi ellenfél legyőzésével jutott a legjobb 16 közé, ahol az iráni Faez Mohammadizardkhaneh várt rá. Az első és a harmadik szettben csupán egy-egy FITA körrel bizonyult jobbnak az iráni, a másodikban viszont mindössze 16-ot lőtt Balogh, aki a három szett elvesztésével 6–0-ra kapott ki.
A párizsi indulási jog megszerzéséhez a legjobb nyolcba mindenképp be kellett volna kerülnie, mivel a csapatversenyből átkerült indulási jogokkal együtt öt kvóta talál gazdára Antalyában.
Balogh révén a tokiói olimpián 1996 után szerepelt ismét magyar íjász ötkarikás játékokon, ezúttal azonban lemarad róla.