Pada Olimpiade Musim Panas 2004 di Athena, Felgueiras kembali lolos ke 200 m kupu-kupu dengan mengalahkan rekor FINA B-cut 2:13.08 dari Kejuaraan Eropa
di Madrid. Dia menantang tujuh perenang lain di heat yang sama dengan Sydney, termasuk favorit medali utama Éva Risztov dari Hongaria. Dia berlomba ke tempat keenam dengan 0,54 detik di belakang rekan setim Risztov, Beatrix Boulsevicz, menyamai rekor pribadi dan waktu masuknya yang 2:13.08. Felgueiras gagal maju ke semifinal, karena ia menempati posisi ke-20 secara keseluruhan di babak awal.