2004年アテネ五輪の年、日本より一人選ばれたドーハでの大陸予選を勝ち抜け、その前年に「オリンピックは夢の夢の夢の夢」と言っていた福原が日本女子3枠目の座を勝ち取った（他は梅村、藤沼。なお、小西と組んで挑んだダブルスは予選で敗退）。長嶋茂雄の代役として、聖火リレーの最終走者も務めた。アテネ五輪では1回戦をシード通過、2回戦をミャオミャオに辛勝、3回戦はガオ・ジュン（高軍）に圧勝、4回戦はキム・キョンア（金?娥）に負けた。福原の試合はゴールデンタイムで放送され、3回戦はメダルのかかってない試合にもかかわらず平均20.1%、最高視聴率31.9%を獲得。これはアテネ五輪放送の中でトップクラスの数字だった。
2005年3月にはミキハウスとの契約が満了し、翌月グランプリとの契約を結ぶ。直後に、中国で最もレベルの高い超級（スーパー）リーグに参加、遼寧本鋼チームと契約した。この超級リーグは週1,2回の日程、広大な中国大陸を試合毎に行き来する移動に多忙を極めたが、福原は全試合に出場した。だが、チームに世界2位の王楠、4位の郭躍がいた為、シングルの出番が少なくダブルスが多かった。期間中は中国のインタビュー番組や、卓球の雑誌にも登場した。8月の最終戦は岡山県で、日本で初の超級の試合を行った。2005年2月にはアジアカップで強豪の郭炎を破り2位に、同年11月の女子ワールドカップ（各大陸の世界ランキング上位者と推薦選手の16人でのITTF大会でまだ新しい大会）に推薦が決まり出場したが、リ・ジャウエイやティエ・ヤナといった強豪相手に快進撃を続け見事3位銅メダルを獲得し、世界ランクを一気に16位まであげた。2006年5月には世界選手権団体で銅メダル（2004年ドーハ団体に続き2度目）を獲得した。放送したテレビ東京の視聴率も最高12%を出し好調だった2006年度はチームを広東佐川急便に変えて超級リーグに参加（なお、チームの2006年度オーナー権を福原サイド（千秀企画）が買っている）。 2007年4月1日には早稲田大学スポーツ科学部に入学し、青森から引っ越した。2007年4月3日、全日本空輸(ANA)との所属契約（単年）を発表、同時にグランプリとの4年契約を2年で終了したことを発表した。2007年5月の世界選手権個人戦では3回戦敗退。大学の試合には春季リーグ以降出ておらず、個人練習での強化につとめている。TVでは2007年4月よりとっさの中国語にレギュラー出演中。2008年1月、世界ランクが10位と、上位20位以内なので北京五輪日本代表に内定した。北京五輪は平野早矢香、福原、福岡春菜の3人でシングル、団体戦に出場する。6月、JOCから日本選手団の開会式旗手に任命された。卓球選手では初であり、最年少である。本人は会見で「（団旗の）グラムの重さより、日本（代表としての）の重さをすごく感じると思う」と意気込みを話した。
1988年11月 - 宮城県仙台市にて誕生
1992年8月 - 卓球の練習をはじめる。
1998年7月 - 大阪府八尾市に転居。（9歳）
ミキハウスJSC（ジュニアスポーツクラブ）に所属。
1999年3月 - 日本卓球協会の理事会で承認され、レジスタードプロに登録（3月20日付け、10歳）
2005年4月 - グランプリと所属契約。（4年） 中国超級リーグに参加、遼寧省チームに入団。（4月に契約、6月?12月まで中断をはさみ試合）
2006年3月 - 中国超級リーグ、広東佐川急便チームに移籍。3月に契約、6月?8月まで試合）
2006年8月 - 早稲田大学のスポーツ科学部トップアスリート入学試験に出願
2006年9月13日 - 早稲田大学スポーツ科学部に合格。
2007年3月1日 - 青森山田高等学校卒業
2007年4月1日 - 早稲田大学スポーツ科学部に入学。
2007年4月3日 - 全日本空輸(ANA)との所属契約（単年）を発表、同時にグランプリとの4年契約を2年で終了したことを発表
幼少時から明るく、屈託の無い笑顔が特徴的だったが、思春期になるにつれメディアに対し喋りたがらないこともあり、思いつめた表情をすることも多くなった。福原自身は、当時を振り返って、「周りのこととか、卓球以外のことが見えてきていた」と語っている。中学二年生頃から、徐々に再び笑顔を見せるようになり、現在ではインタビューでも模範的な受け答えを見せている。
卓球をしている最中は、感情の揺れが激しくなるらしく、気持ちが顔に出易い（負けた時に相手選手との握手の際に笑顔が出せない、相手がネットイン、エッジをすると不快な顔をする、など）。負けると直後は非常に落ち込むが、立ち直りは人一倍早い。ニュースでも親しみをこめて「愛ちゃん」と呼ばれることが多い。
2007年12月、眼鏡をかけて成田空港に現れ、遺伝により乱視になったことを告白した。本人はコンタクトレンズにしたかったようだが、20分ではずしてしまうほどコンタクトレンズがあわず、眼鏡にしたとのこと。福原も「ぼやけて見えた世界が当たり前だったので、眼鏡をつけるとスッキリする」と視界不良を認めている。なお、視力自体は1.5-1.0と悪くない。
中国での福原への関心は高く、日本には無いファンサイトも複数存在する。Yahoo!の中国サイトが2005年4月に発表した世界卓球8大美女に福原愛が選ばれた（他には張怡寧、王楠、白楊、リ・ジャウエイなど。日本人では他に柏木有希が選ばれている）。[1]
2005年「面対面」という中国の人気インタビュー番組に出演。その中でキャスター王志から「家族は本業をやめられたそうですが、あなたが一家を背負うことにプレッシャーは無いですか？」という質問がされ、福原は戸惑って「そんな難しいこと、聞かないでください」と涙をこぼした。近年、福原がテレビの前で泣くことはめったに無かったこともあり、この出来事は日本でも大きな話題となった。だが結果的にこの事は、日中の福原ファンを増やすことに貢献した。
ちなみにその後、王志は日本のメディアから質問を受け、「彼女が泣くとは思わなかった。私の配慮が足りなかったのですね。しかし視聴者が一番聞きたいと思っていることを聞くのが私の仕事です。多くの中国人が福原に興味を持っていました。だからゲストに呼んだのです。」と答えている。福原自身は、涙の理由について「初めて受けるタイプのインタビューだったので、どう答えたらいいか戸惑ってしまい、ちょうどその頃中国リーグの疲れもあって（精神的に不安定だったため）泣いてしまった。」と答え、また中国のネット掲示板で「王志が子ども（福原）をいじめている」と、一部非難があったことについて、「私はいじめられたとは思っていない。それは間違いです。しかし、今後そういうインタビューも増えてくると思うので、もっとうまく対応できるようにしたい。」と語った。
当時の小泉純一郎首相の靖国問題などで、中国では反日感情が高まり、日本への政治にも冷たい態度を示すことが多かったが、そんな中でも福原のニュースを中国英字紙チャイナ・デーリーは2006年3月16日付紙面の1面トップで、卓球の中国スーパーリーグの広東省チームに移籍した日本人選手、福原愛のカラー写真を掲載した。