I tillegg til å være en kulturell hovedstad er også Melbourne et knutepunkt for store internasjonale idrettsarrangementer. Byen har i mange år arrangert Australian Open, en av 4 grand slam turneringer i tennis, og ikke minst har Formel 1 sirkuset lagt sitt åpningsløp til Albert Park Lake i Melbourne de siste årene. I nær tilknytning til sentrum finnes Melbourne Cricket Ground (MCG) som innehar posisjonen som Australias hovedarena for internasjonale cricketmatcher, og som kan ta i mot nærmere 100 000 tilskuere. Her spilles også flere Aussie rules kamper. Hele 9 av 16 lag har base i Melbourne og nærområder. Docklands Stadium ved Southern Cross stasjon er også vertskap for flere hjemmekamper i AFL. AFL sesongen spilles fra april til september og hver kamp trekker et sted mellom 20 000 og 90 000 tilskuere.