Bei Tartu wird im Rahmen der Worldloppet der Skimarathon "Tartu Maraton" über 63 Kilometer von Otepää nach Elva ausgerichtet. 2017 fand die Weltmeisterschaft im Orientierungslauf in Tartu statt. Bekannte Eishockeyvereine der Stadt sind Tartu Kalev-Välk sowie die Tartu Big Diamonds. Der bekannteste Fußballverein ist der JK Tammeka Tartu. Das Basketballteam Tartu Rock nimmt sowohl an der Estnischen Meistriliiga, als auch an der Baltic Basketball League und der EuroChallenge teil. Die Mannschaft spielt derzeit in der ersten Fußballliga, Meistriliiga. Das Rugbyteam Tartu Lelo spielt in der estnischen ersten Rugbyliga.