Zu den beliebtesten Sportarten in Sydney zählen zwei Varianten des Rugby: Rugby League sowie Rugby Union. Sydney ist Sitz der Australian Rugby League und Heimat von 8 der 16 Mannschaften der National Rugby League (NRL): Sydney Roosters, South Sydney Rabbitohs, Parramatta Eels, Cronulla Sharks, Wests Tigers, Penrith Panthers, Canterbury Bulldogs und Manly-Warringah Sea Eagles.
Daneben spielt Australian Rules Football eine bedeutende Rolle. Erfolgreich sind außerdem die Mannschaften in Cricket und Netball, aber auch im Rad- und Schwimmsport werden herausragende Leistungen erbracht. In den letzten Jahren gewinnt auch der Fußball an Begeisterung.
Weitere bekannte Mannschaften aus der Stadt sind: Sydney Swans (Australian Football League, AFL), Sydney FC (A-League), Sydney Kings und West Sydney Razorbacks (National Basketball League, NBL), Sydney Uni Flames (Women's National Basketball League, WNBL), Sydney Blues (Australian Baseball League) und die Sydney Swifts in Australiens Netball Commonwealth Bank Trophy sowie die New South Wales Blues (First-class cricket).
In Homebush Bay, einem Vorort von Sydney, liegt der 640 Hektar große Sydney Olympic Park. Das Areal mit seinen Sportstätten bildete das geographische Zentrum der Olympischen Sommerspiele 2000 und der darauf folgenden Sommer-Paralympics 2000. Heute dient der Park als Naherholungsgebiet und Veranstaltungsort von größeren sportlichen und kulturellen Ereignissen. Daneben siedelten sich auch Unternehmen mit Bürogebäuden an.
Im Telstra Stadium, einem 80.000 Zuschauer fassenden Mehrzweck-Stadion im Sydney Olympic Park, veranstaltet die National Rugby League ihr Finale. Daneben wird das Stadion von den Mannschaften Wests Tigers, Canterbury Bulldogs und South Sydney Rabbitohs als Austragungsort von Heimspielen genutzt. Auch die Spiele der Rugby League State of Origin zwischen den Staaten New South Wales und Queensland werden in diesem Stadion ausgetragen. Außerdem nutzt die Mannschaft Sydney Swans das Stadion als Austragungsort für einige seiner Heimspiele in der Australian Football League.
Der Eastern Creek Raceway ist eine 3,93 Kilometer lange Rennstrecke mit elf Kurven in Eastern Creek. Sie wird vom Australian Racing Drivers Club betrieben. Seit 2005 gastiert der A1 Grand Prix hier. Die Rennserie findet zwischen September und April statt.