Najpopularniejszym klubem sportowym jest Śląsk Wrocław – Mistrz Polski 1977, 2012 oraz zdobywca Pucharu Polski 1976, 1987.

Śląsk Wrocław jest 17-krotnym Mistrzem Polski w koszykówce mężczyzn oraz 15-krotnym Mistrzem Polski w piłce ręcznej mężczyzn. KS AZS Wrocław jest 8-krotnym Mistrzem Polski w piłce nożnej kobiet.

Na Stadionie Olimpijskim swoje mecze rozgrywają żużlowcy Sparty Wrocław, czterokrotnego drużynowego mistrza Polski (1993, 1994, 1995, 2006).
Miasto było jednym z czterech polskich miast, w których rozgrywano Mistrzostwa Europy w piłce nożnej mężczyzn UEFA Euro 2012. Mecze odbywały się na Stadionie Miejskim. Było gospodarzem Mistrzostw świata w podnoszeniu ciężarów w 2013 roku. Posiada tor wyścigów konnych (w Polsce są tylko 3), usytuowany jest on na Partynicach. Co roku w mieście odbywa się Wrocław Maraton. Odbywały się tu Mistrzostwa Świata w Piłce Siatkowej Mężczyzn 2014. W 2017 roku miasto będzie organizatorem zawodów World Games 2017