Der beliebteste Sport in Osttimor ist Fußball. Die Osttimoresische Fußballnationalmannschaft war allerdings bei ihren bisherigen internationalen Auftritten nicht erfolgreich. Sie konnte bisher noch keinen Sieg für sich verzeichnen. Osttimor ist seit September 2005 Mitglied der FIFA. Bekanntester Spieler und Kapitän der Mannschaft ist Alfredo Esteves von den Minnesota Thunders.
Das erste Mal nahm Osttimor an den Olympischen Sommerspielen 2004 in Athen mit sechs Athleten teil. Gil da Cruz Trindade startete beim Marathonlauf, erreichte das Ziel aber nicht. Agueda Amaral erreichte den 65. Platz beim Marathon der Frauen. Auch in Boxen und Gewichtheben blieb Osttimor erfolglos. Zuvor hatten bereits osttimoresische Sportler bei den Olympischen Sommerspielen 2000 in Sydney als Unabhängige Olympiateilnehmer teilgenommen. Calisto da Costa kam beim Marathon der Männer auf Platz 71, Agueda Amaral bei den Frauen Nummer 43. Beim Boxen (Männer bis 60 kg) unterlag Victor Ramos in seinem ersten Kampf dem Ghanaer Raymond Narh.
2003 nahm Osttimor an den 22. Südostasienspielen in Vietnam teil, wiederum ohne eine Medaille zu gewinnen. Die Ausrüstung der Sportler liehen andere Teilnehmer den Timoresen aus, so etwa Malaysia. Unter anderem nahm man bei den Karate-Wettkämpfen teil. Bei den 2. ASEAN ParaGames in Hanoi gewann Osttimor seine erste Bronzemedaille bei einer großen internationalen Sportveranstaltung. Bei den 3. ASEAN ParaGames in Manila ging Osttimor 2005 erneut leer aus, doch bei den 9. FESPIC Games, den Asienspielen für Behinderte, gewann Ines Fatima Oliveira Pires beim Tischtennis der Frauen die Bronzemedaille.
Bei den ersten Jogos da Lusofonia 2006 in Macao nahm Osttimor an folgenden Wettkämpfen teil: Basketball, Fußball, Futsal, 800 m der Männer, 3000 m der Männer, 5000 m der Männer und der Frauen, Taekwondo, Volleyball und Beachvolleyball. Das Futsal-Team wurde von Portugal mit 56:0 und von Brasilien mit 76:0 besiegt. Gegen Macao fiel die Niederlage mit 13:4 weniger deutlich aus. Die extremen Ergebnisse führten zu Diskussionen, ob strengere Selektionskriterien für die nächsten Jogos da Lusofonia eingeführt werden sollen. Auch in den anderen Wettbewerben konnten die osttimoresischen Sportler keinen einzigen Sieg für sich verbuchen. Das Volleyballteam der Frauen erhielt trotzdem die Bronzemedaille, da nur drei Mannschaften an diesem Wettbewerb teilnahmen.
Weit verbreitet ist die Tradition des Hahnenkampfs, bei dem auch um Geld gewettet wird.