Der Circuit Gilles-Villeneuve, eine rund 4,4 Kilometer lange temporäre Motorsport-Rennstrecke auf der Île Notre-Dame, ist seit 1978 Schauplatz des Großen Preises von Kanada der Formel 1. Seit 2007 finden dort auch NASCAR-Rennen der Xfinity Series statt. Ein international bedeutendes Tennisturnier ist das gemeinsam mit Toronto ausgetragene Canada Masters (auch als Rogers Cup bekannt), wobei die Städte sich jährlich in der Organisation des Männer- und des Frauenturniers abwechseln; Spielort in Montreal ist das Stade IGA. Der Royal Montreal Golf Club organisiert gelegentlich das RBC Canadian Open, ein Golfturnier im Rahmen der PGA Tour. Jährlich wiederkehrende Sportveranstaltungen sind außerdem der Montreal-Marathon und das Straßenradrennen Grand Prix Cycliste de Montréal. Das Sportereignis mit der international größten Ausstrahlung waren die Olympischen Sommerspiele 1976. In Montreal fanden unter anderem auch die die Straßen-Radweltmeisterschaften 1974, die Turn-Weltmeisterschaften 1985, die Schwimmweltmeisterschaften 2005 und die Outgames 2006 statt.