Fußball ist die bedeutendste Sportart in der Stadt. Sie stellt mit Feyenoord, Sparta und Excelsior drei Vereine in der Eredivisie, der höchsten niederländischen Fußballliga.
Feyenoord gehört zusammen mit Ajax Amsterdam und PSV Eindhoven zu den großen drei des niederländischen Fußballs. Der Verein gewann 1970 den Europacup der Landesmeister sowie 1974 und 2002 den Uefa-Cup. Der Verein war neunmal niederländischer Landesmeister. Der aus dem Stadtteil Feijenoord stammende Club spielt im Feijenoord Stadion, bekannter als "De Kuip", dem größten Stadion des Landes und Austragungsort des EM-Finales 2000. Sparta war 1959 niederländischer Meister.
Ebenso findet sich der größte Feldhockey-Verein der Niederlande in der Stadt. Der HC Rotterdam hat knapp 2400 Mitglieder. Sowohl die erste Herren- als auch Damenmannschaft spielen in der höchsten Spielklasse.
Die Strecke des Rotterdam-Marathon zählt zu den schnellsten der Welt. Die Marathon-Weltbestzeit von 1985 bis 1998 war in Rotterdam gelaufen worden: Carlos Lopes hielt sie von 1985 bis 1988, bevor ihn Belayneh Dinsamo mit seiner 1988er Zeit ablöste, die bis 1998 gültig war.