Im Fußballturnier kam es am 8. September 1972 zu einer Begegnung zwischen den Mannschaften der Bundesrepublik und der DDR, die die ostdeutsche vor 80.000 Zuschauern mit 3:2 gewann. Insgesamt fanden im Olympiastadion elf Fußballspiele innerhalb von 15 Tagen statt. Damit wurde das Stadion in jenen Wochen so oft bespielt wie niemals mehr danach. Das Fußballturnier gewann am 10. September 1972 Polen, das die Mannschaft Ungarns im Finale mit 2:1 besiegte. In der Leichtathletik wurden im Olympiastadion zahlreiche Weltrekorde aufgestellt. In Einzelwettkämpfen erzielten die Sportler Lasse Virén, Rod Milburn, John Akii-Bua, Mykola Awilow, Ljudmila Bragina, Nadeschda Tschischowa, Mary Peters, Annelie Ehrhardt und Ulrike Meyfarth neue Bestleistungen. Renate Stecher aus der Deutschen Demokratischen Republik gelang es, sowohl im 100- als auch im 200-Meter-Lauf der Frauen den Weltrekord zu brechen. Einen neuen Weltrekord stellte auch die US-amerikanische Mannschaft der Männer im 4-mal-100-Meter-Staffellauf auf, während in der gleichen Disziplin die bundesdeutsche Frauenmannschaft den Weltrekord erzielte. Auch der ostdeutschen Frauenmannschaft gelang im 4-mal-400-Meter-Staffellauf eine weltweite Bestleistung.