У Барселоны есть несколько спортивных команд, как профессиональных, так и любительских. ФК «Барселона» — один из двух крупнейших в Испании и в мире футбольных клубов наряду с мадридским «Реалом» — неоднократный победитель чемпионата Испании. Регулярный участник и пятикратный победитель (сезоны 1991—1992, 2005—2006, 2008—2009, 2010—2011 и 2014—2015) Лиги Чемпионов УЕФА. На стадионе клуба расположен музей, который по посещаемости занимает второе место в Каталонии.
Кроме того, у клуба есть профессиональные команды по баскетболу (Winterthur FCB), гандболу и роликовому хоккею, а также множество любительских команд по различным видам спорта.
«Эспаньол» — вторая команда из Барселоны в футбольном чемпионате Испании.
Баскетбольный клуб «Барселона» — победитель Евролиги, многократный чемпион Испании.
Барселона принимала летние Олимпийские игры 1992 года, а также несколько матчей чемпионата мира по футболу 1982. В Барселоне есть два 5-звёздочных стадиона: Камп Ноу и Олимпийский стадион, на котором проходила Олимпиада 1992 года, а потом выступал «Эспаньол», пока в 2009 году не был достроен новый клубный стадион.
В Монтмело возле Барселоны проходит традиционное гран-при Испании в гонках Формулы-1, а также мотогонки. Ранее гонки Формулы-1 проходили по дорогам общего пользования в Педральбесе и на Монжуике. Ежегодно проходит Барселонский марафон. Ещё есть футзальный клуб Барселона Алуспорт.
Барселона является европейской столицей скейтбординга.
