O Brasil, representado pelo Comitê Olímpico do Brasil (COB), competiu nos Jogos Pan-Americanos de 2023 em Santiago, no Chile, de 20 de outubro a 5 de novembro de 2023. Foi a 19.ª aparição do Brasil nos Jogos Pan-Americanos, tendo participado de todas as edições desde a estreia dos Jogos, em 1951.
Nesta edição, as competições de raquetebol e squash foram os únicos esportes sem representação brasileira. Com isso, a delegação enviada para representar o Brasil, composta por 619 atletas, bateu o recorde como a maior já enviada ao exterior em uma competição esportiva, 29 a mais do recorde atingido em Toronto 2015, onde 590 representaram o país.
Pela primeira vez na história dos Jogos Pan-Americanos, o Brasil assumiu a liderança no quadro de medalhas por alguns minutos. O feito aconteceu logo após a conquista da medalha de ouro por Rayssa Leal e a prata de Pâmela Rosa no skate street feminino, modalidade integrada a patinação sobre rodas. A última vez que o país liderou durante alguns minutos o quadro de medalhas em um evento multiesportivo internacional foi durante os Jogos Olímpicos de Verão de 2012, quando Sarah Menezes e Felipe Kitadai conquistaram o ouro e o bronze no judô, respectivamente. Ao fim do Pan, o Brasil terminou pela segunda vez consecutiva na vice-liderança do quadro de medalhas, superando o recorde de Lima 2019 com 66 medalhas de ouro, 73 medalhas de prata e 66 medalhas de bronze, sendo a maioria das medalhas conquistadas pelas mulheres.
Entre os esportes coletivos, o Brasil avançou pela primeira vez para a decisão do ouro no beisebol em Jogos Pan-Americanos após terminar a primeira fase de maneira invicta mesmo enfrentando seleções tradicionais como Cuba, Colômbia e Venezuela. O avanço para a decisão aconteceu com uma vitória contra o Panamá no super round, juntamente com a Colômbia ter vencido o México. Os colombianos acabaram com a medalha de ouro com uma vitória por 9–1, com o Brasil ficando com a inédita medalha de prata.
O nadador Fernando Scheffer e a tenista Luisa Stefani foram os porta-bandeiras do país na cerimônia de abertura. Já na cerimônia de encerramento, os porta-bandeiras foram o mesa-tenista Hugo Calderano e a ginasta Nicole Pircio.
Medalhistas
Os seguintes competidores brasileiros conquistaram medalhas nos Jogos. Nas seções de modalidades abaixo, os nomes dos medalhistas estão em negrito.