Von 1983 bis 2011 empfing der Basketballverein Virtus Roma (Lega Basket Serie A) im Palazzo dello Sport fast durchgängig seine Gegner zu den Heimspielen, nur unterbrochen durch die Zeit der Renovierung des Baus; seit 2011 finden hier nur noch die Play-offs und EuroLeague-Spiele des Vereines statt. Neben den Spielen von Virtus Roma diente die Arena u. a. als Spiel- und Finalort der Basketball-Europameisterschaft 1991. Sechs Jahre später machte das Final-Four-Turnier im Basketball-Europapokal der Landesmeister 1997 Station in der römischen Mehrzweckhalle. Das Final-Four-Turnier der Volleyball-Champions-League der Männer war im Jahr 2006 vor Ort. Während der NBA Europe Live Tour im Jahr 2006 spielte am 6. Oktober Virtus Roma gegen die Phoenix Suns und unterlagen mit 93:100 gegen die NBA-Mannschaft. Im Jahr darauf unterlagen am 6. Oktober 2007 die Toronto Raptors den Boston Celtics mit 85:89 in der Halle in Rom. Einen Tag später verlor Virtus Roma vor heimischem Publikum gegen die Toronto Raptors mit 87:93. Die Endspiele der Volleyball-Weltmeisterschaft der Männer 1978 und 2010 wurden ebenso in der Halle ausgetragen. 2014 ist der "Palazzo dello Sport" einer der Austragungsorte der Volleyball-Weltmeisterschaft der Frauen.