Probablement en raison de ses bonnes conditions météorologiques, de ses riches ressources et de ses installations modernes, Rio de Janeiro a été choisie (après ses tentatives infructueuses de 1936, 2004 et 2012) par le Comité international olympique pour accueillir les Jeux olympiques d’été de 2016. Rio serait ainsi la première ville brésilienne, et même sud-américaine, à accueillir le prestigieux événement.
En octobre 2007, la ville a également été choisie pour accueillir la Coupe du monde de la FIFA 2014 ce qui lui a permis de se faire connaître pour deux événements sportifs de grande envergure.
Le football étant le sport le plus populaire au Brésil, Rio de Janeiro abrite cinq des clubs traditionnels du pays : L’América Football Club, fondé en 1904 ; le Botafogo de Futebol e Regatas , classé 12e au palmarès des clubs du 20e siècle de la FIFA ; le Fluminense Football Club, créé en 1902 ; le Club de Regatas Vasco da Gama, plus connu sous le nom de Vasco; et le Clube de Regatas do Flamengo, qui, selon une enquête nationale et les fans de la FIFA, est l’équipe qui compte le plus grand nombre de supporters à travers le monde.
Outre le football, des sports comme le volley-ball de plage, le surf, le deltaplane, le yachting et l’escalade sont également populaires dans la ville.