Mit zwei Olympiasiegen, zwei Weltmeister- und sieben Europameistertiteln waren auch die Leichtathleten des SC Karl-Marx-Stadt recht erfolgreich. Christine Spielberg war 1966 erste Europameisterin des Vereins. 1971 gewann Helga Seidler zwei Europameistertitel, im Jahr darauf siegte sie mit der 4-mal-400-Meter-Staffel der DDR bei den Olympischen Spielen in München. Der Hammerwerfer Jochen Sachse, der Sprinter Alexander Thieme und der Hindernisläufer Frank Baumgartl gewannen 1972 und 1976 ebenfalls olympische Medaillen. Lutz Dombrowski war 1980 in Moskau der einzige deutsche Olympiasieger im Weitsprung, Ute Hommola gewann Bronze im Speerwurf. Zwei Jahre später siegte Dombrowski auch bei den Europameisterschaften in Athen. Bei den ersten Weltmeisterschaften, die 1983 in Helsinki ausgetragen wurde, siegte Bettine Jahn im Hürdenlauf. 1987 in Rom gewann Thomas Schönlebe den 400-Meter-Lauf und Ralf Haber belegte den dritten Platz im Hammerwurf.