Odense har gennem tiden sat sit præg på dansk topidræt. Byen har både faciliteterne og de gode sportsfolk. I Odense er der således både foldboldstadion, atletikstadion, cykelbane, multiarena og ishockeystadion.
Fodbold
I fodbold har flere klubber præget de bedste danske rækker. De fem klubber Odense Boldklub, B1909, B 1913, OKS og Odense KFUM har hver især opnået gode resultater, og der har i flere omgang være planer om samarbejde og sammenlægninger. I 1980 var der sågar tanker om at lave et fælles hold med de bedste spillere fra de fem klubber. Odense Boldklub forblev selvstændigt og er i dag i Danmarks bedste række og byens førende fodboldklub. B1909 og B1913 har lavet en alliance og spiller i 1. division (sæson 2009/2010) under navnet FC Fyn, mens OKS og Odense KFUM ikke længere er at finde i de bedste rækker.
Odense Sport & Event
Ved årsskiftet 1990/91 blev den professionelle fodbold i OB skilt ud i Odense Boldklub A/S. Dette selskab fusionerede i 2006 med Odense Congress Center, og derved blev det nye selskab Odense Sport & Event skabt. Udover kongrescenteret rådet dette selskab over det nybyggede Arena Fyn og Fionia Park, som selskabet har indgået en lejeaftale med Odense Kommune frem til 2033, hvilket giver førsteretten til brug af dette stadion. Selskabet ejer hovedtribunen, som senest er blevet moderniseret i 2005, hvorved man udvidede VIP-faciliteterne.
Ud over alle OBs hjemmekampe har selskabet med disse faciliteter mulighed for at afholde internationale sportsbegivenheder. Der er således afholdt f.eks. EM i trampolin, Denmark Open i badminton, World Cup i dressur og Nordea Danish Open i tennis. Herudover spiller håndboldklubben GOG en del kampe i multiarenaen.
Cykelsport
Odense har store traditioner inden for cykelsport. Danmarks ældste og verdens tredje ældste cykelløb er siden 1894 blevet kørt på Fyn. Det har start og mål i Odense og har international klasse.[18] Den udendørs Odense Cykelbane blev åbnet i 1948 og er stadigt stedet, hvor bane-afdelingen af den lokale cykelklub Cykling Odense har hjemme. Banen har også været vært for Danmarksmesterskaberne på bane så sent som i 2004. I et offentlig-privat partnerskab skulle der i stedet for den nuværende bygges en ny overdækket cykelbane med atletikfaciliter i midten. Men selvom planerne var langt fremme, er der igen skabt tvivl om projektets gennemførelse
Flere af de bedste danske cykelryttere kommer fra Odense. Således har de nuværende OL-sølvvinderne Casper Jørgensen og Alex Rasmussen cyklet som børn i Odense. Den tidligere verdensmester i sprint og nuværende bestyrelsesmedlem i Den Internationale Cykle Union (UCI) er også fra Fyn. Herudover har eliteholdet Team Energi Fyn hjemsted i Odense.
Ishockey
Odense Ishockey Klub (OIK) ligger med deres elitehold Odense Bulldogs i landets bedste række. Klubben har aldrig vundet det danske mesterskab, men blev pokalmestre i 2008/2009.
Speedway
Nicki Pedersen er født i Odense og har vundet flere verdensmesterskaber. Også speedwaykøren Hans N. Andersen er fra Odense. De to har ligesom den tidligere danske verdensmester fra Fyn Jan O. Pedersen startet karrieren på speedwaybanen i Fjeldsted vest for Odense.
