El deporte estrella en Madrid, así como en el resto de España, es el fútbol representado por los clubes del Real Madrid, el Atlético de Madrid que en la temporada 2008-2009 juegan en la Primera División de la liga española de fútbol, y del Rayo Vallecano, en Segunda División. En Segunda División B juegan los filiales del Real Madrid y Atlético de Madrid, denominados Real Madrid Castilla y Atlético de Madrid B respectivamente.

También es popular el baloncesto. Los dos equipos más representativos de la ciudad, ambos en la liga ACB, son el Real Madrid y el Estudiantes.

A imagen del Tour de Francia, la Vuelta Ciclista a España tradicionalmente finaliza en Madrid.

En atletismo, las competiciones más importantes son las denominada San Silvestre Vallecana, multitudinaria carrera de fondo que se celebra cada 31 de diciembre, y el Maratón Popular de Madrid (MAPOMA) que se celebra anualmente en primavera.