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 (1989, 1999), Euroopan kupinvoittajien kupin (1972, 1982), UEFA-cupin (1988), Euroopan supercupin (1979, 1982, 1989, 1992, 1997), kaupunkien välisen messukupin (1958, 1960, 1962, 1964), Eurobasketin (1973, 1997), Euroleague (1969, 1998, 2003, 2011), World Bowl (1997), CERS Cup (2011), 2003 EuroHockey Nations -mestaruuden ja 1951, 1954, 1957, 1979 Euroopan rullahokki -mestaruuden, 1955 Välimeren maiden mestaruuden, 1958 Euroopan juudon mestaruuden, 1964 UEFA-Euroopan mestaruuden, 1970 Euroopan vesipallon mestaruuden, 1970 Euroopan vesimestaruusmestaruuden, 1971 Miesten maailmanmestaruuden, 1973 UCI-maailmanmestaruuden, 1976 Euroopan mestaruuden taekwondo, 1980 Euroopan mestaruus karateessa, 1984 UCI-pyöräily-maailmanmestaruuden, 1984 UCI-maailmanmestaruuden, 1985 Maailman miekkailun mestaruudet.
, 1987 Taekwondo-maailmanmestaruuskilpailut, 1987 Euroopan Wushu-mestaruuskilpailut, 1989 IAAF World Race Walking Cup, 1989 IAAF World Cup, 1991 Judo-maailmanmestaruuskilpailut, 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 Rugby-maailmanmestaruuskilpailut, 2002 World Interuniversity Games, 2003 World Aquatics Championships, 2006 Miesten jääkiekko-mestaruuskiso, 2007 Euroopan pesäpallokilpailu, 2007 UEFA<unk>CAF Meridian Cup, 2010 Euroopan urheilukilpailut, FIS lumilautailu maailmanmestaruuskilpailut 2011, 2013 Miesten käsipallokilpailu ja muutama muu. Vuoden 2013 vesiurheilun maailmanmestaruuskilpailut järjestetään vuonna 2013 ja FIBA:n koripallo-maailmancuppi järjestetään vuonna 2014.