W mieście działa wiele klubów sportowych, m.in.:

W sezonie 2009/10 dwa, z wyżej wymienionych klubów, reprezentują olsztyński sport na najwyższym poziomie rozgrywkowym w Polsce. AZS UWM Olsztyn występuje w PlusLidze, w której w sezonie 2008/09 zajął szóste miejsce, natomiast piłkarze ręczni Travelandu Olsztyn grają w ekstraklasie, w której w poprzednim sezonie wywalczyli piąte miejsce. W sezonie 2008/09 w I lidze rugby miasto reprezentowane było przez zespół WMPD Rugby Olsztyn, który ostatecznie spadł o klasę niżej i obecnie występuje w nowo utworzonej I lidze, będącej druga w hierarchii po ekstralidze ligą męskich ligowych rozgrywek rugby w Polsce.

Piłkarze nożni OKS 1945 Olsztyn występują w grupie wschodniej II ligi, a zawodnicy Warmii Olsztyn oraz OKS II Stomilowcy Olsztyn w klasie okręgowej.

Główne obiekty sportowe w Olsztynie to m.in.:

W mieście działają także trzy boiska wybudowane w ramach programu Orlik 2012. W 2010 ma powstać kolejnych pięć takich obiektów. W 2009 rozpoczęto również budowę basenu olimpijskiego przy alei Piłsudskiego w pobliżu Stadionu OSiR-u oraz basenu akademickiego w pobliżu skrzyżowania alei Warszawskiej z ulicą Tuwima.

Aktualnie w hali Urania swe mecze rozgrywają ekipy AZS UWM Olsztyn oraz Travelandu Olsztyn. Hala może pomieścić ok. 3 tys. widzów. Na Stadionie OSiR-u występują natomiast piłkarze OKS 1945 Olsztyn. Stadion może pomieścić ponad 16 tys. kibiców, jednak tylko ok. 2 tys. z nich może zasiąść na miejscach siedzących. Warmia Olsztyn rozgrywa swe mecze na własnym stadionie, natomiast piłkarze Stomilowców na pełnowymiarowym boisku ze sztuczną nawierzchnią na Dajtkach. Zespół WMPD Rugby Olsztyn korzysta ze stadionu przy ulicy Artyleryjskiej.

W latach 2003-2008 Olsztyn był etapowym miastem kolarskiego wyścigu Tour de Pologne oraz gospodarzem Memoriału Huberta Jerzego Wagnera.