Barcelona on pitkä urheilullinen perinne ja isännöi erittäin menestyneitä vuoden 1992 kesäolympialaisia sekä useita otteluita vuoden 1982 FIFA:n maailmanmestaruuskilpailussa (kaksilla stadionilla). Se on myös isännöinyt muun muassa Euroopan mestaruusliigan finaalin (1989, 1999), Euroopan kupinvoittajien cupin (1972, 1982), UEFA-cupin (1988), Euroopan supercupin (1979, 1982, 1989, 1992, 1997), kaupunkien välisen messujen cupin (1958, 1960, 1962, 1964), Eurobasketin (1973, 1997), Euroliigan (1969, 1998, 2003, 2011), World Bowl (1997), CERS Cupin (2011), 2003 EuroHockey Nations -mestaruuden ja 1951, 1954, 1957, 1979 Roller Hockey -mestaruuden, 1955 Välimeren pelaajien, 1958 European Judo Championships, 1964 UEFA Euro (European Cup), 1970 European Water Polo Championship, 1970 European Aquatics Championships, 1971 Miesten jääkiekon maailmanmestaruus, 1973 UCI Road World Championships
, 1976 Euroopan taekwondo-mestaruuskilpailut, 1980 Euroopan karate-mestaruuskilpailut, 1984 UCI Track Cycling World Championships, 1984 UCI Road World Championships, 1985 World Fencing Championships, 1987 Maailman taekwondo-mestaruuskilpailut, 1987 Euroopan Wushu-mestaruuskilpailut, 1989 IAAF World Race Walking Cup, 1989 IAAF World Cup, 1991 Maailman Judo-mestaruuskilpailut, 1991 FINA Men's Water Polo World Cup, 1995 IAAF World Indoor Championships, 1996 UEFA European Under-21 Football Championship, 1996 FIFA Futsal World Championship, 1996 UEFA European Under-21 Football Championship (useat ottelut), 2002 Euro Beach Soccer Cup, 2002 Women's Rugby World Cup, 2002 World Interuniversity Games, 2003 World Aquatics Championships, 2006 Miesten jääkiekko mestaruuskilpailu, 2007 Euroopan pesäpallokilpailu, 2007 UEFA<unk>CAF Meridian, 2010 Euroopan jalkapallo-mestaruuskilpailu, FIS Snowboard World Championships 2011, Miesten käsipallo maailmanmestaruuskilpailu 2013 Vuoden 2013 vesiurheilun maailmanmestaruuskilpailut järjestetään vuonna 2013 ja FIBA:n koripallo-maailmancuppi järjestetään vuonna 2014.