Thể thao tại Tokyo rất đa dạng. Tokyo có hai đội bóng chày chuyên nghiệp là Yomiuri Giants (sân nhà là Tokyo Dome) và Yakult Swallows (sân nhà là sân vận động Meiji-Jingu). Hiệp hội Sumo Nhật Bản có trụ sở tại Tokyo đặt tại nhà thi đấu Ryōgoku Kokugikan, nơi có 3 giải Sumo chính thức được tổ chức thường niên (vào tháng giêng, tháng năm và tháng chín). Những câu lạc bộ bóng đá ở Tokyo bao gồm F.C. Tokyo và Tokyo Verdy, cả hai đều đang thi đấu ở J-League 1 và có chung sân nhà là sân vận động Ajinomoto tại Chōfu. Tokyo là thành phố đã tổ chức Thế vận hội Mùa hè 1964. Sân vận động quốc gia, được biết đến với tên là sân vận động Olympic Quốc gia (Tokyo) đã tổ chức một số sự kiện thể thao quốc tế, hiện nay nó đã được di chuyển sang nơi khác và xây mới. Là một thành phố có nhiều khu thi đấu thể thao đạt đẳng cấp quốc tế, Tokyo thường xuyên tổ chức những sự kiện thể thao trong nước và quốc tế như các giải tennis, bơi, marathon, thể thao biểu diễn kiểu Mỹ, judo, karate. Cung thể dục thể thao trung tâm Tokyo, nằm ở Sendagaya, Shibuya, là khu liên hợp thể thao lớn bao gồm nhiều bể bơi, phòng tập và một nhà thi đấu trong nhà. Tokyo cũng sẽ lần lần thứ hai tổ chức Thế vận hội Mùa hè 2020.