Durant aquest segle va créixer l'afició a l'esport com a espectacle, especialment el futbol, la boxa, l'automobilisme i el ciclisme. La boxa va tenir el seu auge de popularitat entre els anys 1920 i 1940, especialment el combat entre Primo Carnera i Paulino Uzcudun a l'estadi de Montjuïc el 1930; com a púgils barcelonins van destacar Josep Gironès i Luis Romero. Quant a l'automobilisme, el 1903 es va fundar el Reial Automòbil Club de Catalunya, impulsor de la Copa Catalunya (1908), la Copa Barcelona (1911) i la Copa Tibidabo (1914); en els anys 1920 es va establir el circuit de Montjuïc per a les competicions automobilístiques, utilitzat fins al 1975; el 1991 la fórmula 1 es va traslladar a Montmeló. El ciclisme va cobrar popularitat gràcies a l'aparició de velòdroms i l'organització de carreres, com la Volta a Catalunya, celebrada des del 1911; com a ciclistes van destacar Mariano Cañardo i Miquel Poblet. El 1924 es va fundar a Barcelona el Comitè Olímpic Espanyol. Barcelona es va postular als Jocs Olímpics de 1924 i 1936, però no va ser triada. Per l'Exposició Internacional de 1929 es va construir l'Estadi Olímpic de Montjuïc, així com la piscina municipal i pistes de tennis. El 1936 es va intentar organitzar una Olimpíada Popular, que va ser frustrada per la Guerra Civil. La postguerra no va ser molt propícia per a la pràctica de l'esport, tot i que en aquests anys cal destacar la celebració el 1955 dels II Jocs Mediterranis, pels quals es va construir el Pavelló Municipal d'Esports. Un referent en aquests anys va ser el gimnasta Joaquim Blume. En la democràcia es va revitalitzar l'esport, cada cop més a nivell popular, com es demostra en esdeveniments multitudinaris com la Cursa de la Mercè. El punt culminant de l'esport a la ciutat va ser amb la consecució dels Jocs Olímpics el 1992.