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 Mestarien liigan (1989, 1999), Euroopan Cup Winners 'Cup (1972, 1982), UEFA Cupin (1988), Euroopan Super Cupin (1979, 1982, 1989, 1992, 1997), kaupunkien välisen messukisan (1958, 1960, 1962, 1964), Eurobasketin (1973, 1997), Euroleague (1969, 1998, 2003, 2011), World Bowl (1997), CERS Cup (2011), 2003 EuroHockey Nations Championship ja 1951, 1954, 1957, 1979 Roller Hockey -Euroopan mestaruus, 1955 Välimeren pelit, 1958 Euroopan Judo -mestaruudet, 1964 UEFA Euro (Euroopan Cup), 1970 Euroopan vesipallon mestaruus, 1970 Euroopan vesipallon mestaruudet, 1971 Miesten jääkiekko maailmanmestaruus, 1973 UCI Road World Championships, 1976 Euroopan Taondo mestaruudet, 1980 Euroopan Karate-mestaruus, 1984 UCI Cycling Track World Championships, 1984 UCI Road World Championships, 1985 Taekwondo maailmanmestaruudet, 1987 Maailman mestaruudet, 1987 IAAF: n maailmanmestaruus, 1989 IAAF: n maailmanmestaruus, 1991 JUAF: n maailmanmestaruus,
, 1996 UEFA-U21-vuotiaiden jalkapallo-Euroopan mestaruuskilpailu (useat ottelut), 2002 Euro Beach Soccer Cup, 2002 Naisten rugby maailmanmestaruuskilpailu, 2002 World Interuniversity Games, 2003 World Aquatics Championships, 2006 Miesten jääkiekko mestaruuspotti, 2007 Euroopan pesäpallomestaruuskilpailu, 2007 UEFA<unk>CAF Meridian Cup, 2010 Euroopan atletiikka-mestaruuskilpailu, FIS Snowboarding World Championships 2011, 2013 World Men's Handball Championship ja joitakin muita. Vuoden 2013 vesiurheilun maailmanmestaruuskilpailut järjestetään vuonna 2013 ja FIBA:n koripallo-maailmancuppi järjestetään vuonna 2014.