Wien kommt im österreichischen Sportgeschehen eine zentrale Rolle hinzu. Viele neue Sportarten verbreiteten sich von hier aus nach ganz Österreich. Lieblingssport der Wiener ist das Schwimmen. Hierfür stehen zahlreiche Schwimmbäder, wie auch natürliche Gewässer zur Verfügung. Sehr beliebt und populär ist das Gänsehäufel, eine Sandinsel in der Alten Donau. Knapp hinter dem Schwimmen in der Beliebtheitsstatistik rangiert der Fußballsport. Heute gibt es mit dem Rekordmeister Rapid Wien und dem Rekordcupsieger Austria Wien zwei stark rivalisierende Vereine. Der SK Rapid stand bislang zwei Mal in einem Europapokalfinale und konnte sogar deutscher Meister und Pokalsieger werden. Die Austria erreichte ebenfalls einmal das Europacupfinale. Sporthistorisch wertvoll ist auch die Vienna, Österreichs ältester Fußballklub, sowie der Wiener Sport-Club, der ebenfalls große Erfolge im Europapokal feiern konnte. Auch zwei der Vorläufervereine des in der Südstadt Spielenden VfB Admira Wacker Mödling (Wacker Wien und Admira Wien) waren Wiener Vereine. Die Dominanz der Wiener Vereine zeigt sich alleine dadurch, dass mit dem LASK erst 1965 eine Mannschaft aus den Bundesländern Meister werden konnte. Das größte Fußballstadion Wiens, das Ernst-Happel-Stadion, steht mit seinen 49.825 Plätzen exklusiv der österreichischen Nationalmannschaft seit 1931 zur Verfügung. Es ist eines der wichtigsten Fußballstadien Europas, war in der jüngsten Vergangenheit dreimal Gastgeber des Champions-League-Finales und wird 2008 unter anderem der Austragungsort des Europameisterschaftsfinales sein.
Neben den Fußballvereinen gibt es zahlreiche erfolgreiche Wiener Vereine in anderen Sportarten. Im Eishockey wurden 2005 bei den Herren die Vienna Capitals sowie bei den Damen die EHV Sabres österreichischer Meister. Zusätzliches Highlight in der Wiener Eishockey-Saison war die Weltmeisterschaft in der Wiener Stadthalle. Die Footballer von den Chrysler Vikings konnten 2004, 2005 und 2006 die Eurobowl gewinnen, die WBV Homerunners wurden österreichischer Meister im Baseball. Die Volleyballer der aon hotVolleys sowie die Handballer der Margareten Fivers mussten sich jeweils mit dem Vize-Meistertitel zufrieden geben.
Neben den Mannschaftssportarten gibt es in Wien ebenfalls ein breites Angebot für Individualsportarten. Als Laufstrecken sind die Wege im Prater oder auf der Donauinsel sehr beliebt. Trainiert kann auch im Ferry-Dusika-Hallenstadion werden. Einmal jährlich findet zusätzlich der Vienna City Marathon statt. Radfahrern stehen neben über 1.000 Fahrradkilometern zahlreiche Mountainbikestrecken in den Wiener Bergen zur Verfügung. An der Alten Donau und an der Donau gibt es für Freunde des Rudersports insgesamt 11 verschiedene Rudervereine. In Wien gibt es 3 ordentliche und 4 außerordentliche Mitgliedsclubs des Österreichischen Golf Verbandes, Golfplätzen stehen etwa am Wienerberg zur Verfügung. Als Fechtklub ist vor allem der Wiener Sportclub bekannt. Auch für den Wintersport, der in Österreich einen hohen Stellenwert genießt, gibt es vielfältige Angebote. Die Stadt Wien betreibt auf der ehemaligen FIS-Strecke Hohen-Wand-Wiese und auf der Dollwiese zwei Schipisten. Ab einer Schneelage von 20 Zentimetern zieht das Sportamt der Stadt Loipenspuren durch den Prater, auf der Donauinsel, am Wienerberg, auf den Steinhofgründen, im Schwarzenbergpark, am Cobenzl und im Maurerwald. Die Streckenlängen reichen von 2,5 km (am Wienerberg) bis zu 12 km (Donauinsel).