古代奥运会在初创时期只能进行几个项目的比赛，其规模和影响并不大。后来，随着奥运会的规模及影响越来越大，比赛项目不断增加，比赛的时间也由原来的一天增至三天。到了公元前六世纪，比赛项目已增至20多项，全部比赛要在五天之内才能完成。这些比赛项目大多与军事技术和军事训练有关。
赛跑
跑步在古代人们的生活和军事训练中占有重要的地位，许多运动项目都离不开这一基础训练。跑步可谓古代最普及的运动项目之一。早在二千五百年前，古希腊阿尔菲斯河岸的峭壁上就已刻下了这样一段关于跑步的格言：
如果你想聪明，跑步吧！
如果你想强壮，跑步吧！
如果你想健康，跑步吧！
古奥运赛跑陶器
从第一届到第十三届，古代奥运会正式比赛项目仅有短跑一项。因这一比赛的跑距约为192米左右，恰好是比赛场地的长度，所以也叫“场地跑”。从第十四届起又陆续增加了中距离跑和长跑。中距离跑的距离正好是短跑的一倍，运动员比赛时要在短跑比赛的直道上跑一个来回，所以又叫“两次场地跑”或“场地往返跑”。长跑仍然是在短跑直道上进行的往返跑，只是往返跑的次数有了许多的增加，大约在6次～24次之间。
另外，古代奥运会后来还增设了运动员穿戴头盔、手持盾牌的武装赛跑，以及为喇叭手、传令官举行的赛跑。可见赛跑在古代奥运会的比赛项目中占据了不少席位。
场地跑
场地跑作为古代奥林匹克运动会第一项比赛项目，在古代奥运会史上有着非常重要的地位。从第一届到第七届古代奥运会，场地赛跑都是惟一的比赛项目，只是到了第七届公元前724年，奥运会才把中距离跑列入古代奥运会的比赛项目，但场地跑仍是最主要的项目，可以说，在古代奥林匹克运动会前期，场地跑一直占据着主导地位。
据史料记载，在公元前776年的第一届古代奥林匹克运动会上的场地赛跑中，伊利斯城邦的厨师科罗巴斯经过多轮的角逐，获得了最后的胜利，摘取了第一届古奥运会上的惟一桂冠。科罗巴斯也就成为古代奥林匹克运动会历史上的第一个冠军，由此他获得了很高的荣誉。据说，当科罗巴斯逝世后，他的坟墓被葬在伊利斯和希拉之间，成为这两个强大城邦的边界石，并以此象征着永久的和平。
场地赛跑这项古代奥运会的短跑项目，对现代奥运会的短跑项目影响是很大的，今天我们的短跑比赛中的100米、200米、400米比赛当中仍可隐约地看到当年古奥运会场地赛跑的影子。古奥运会的场地赛跑划分好跑道，我们今天的田径场地是按此把跑道划好。古希腊场地跑运动员的起跑姿式，也被我们今天的运动员接受，并加以改进。古希腊运动员们在场地赛跑中起跑时用的蹬石，今天的人们加以改进，变成了先进的助跑器。
跳远
跳远用的沙坑叫做“斯卡玛”，坑长约15米，同时它还兼做摔跤场之用。跳远比赛是在笛声伴奏下进行的，以激发起竞技者的情绪和跳远的节奏。跳远分为立定跳和助跑跳两种。比赛时，运动员手握名为助跳器、重量约1.48～4.63公斤的半圆形重物。古希腊人认为这样可以准确掌握两臂摆动的幅度，加大推力，增加跳远的距离，还可以保持身体平衡，使双脚平稳落地，按当时规定两脚落地不平行，成绩无效。
跳远的成绩用线绳测量，用木桩标记。每个竞技者跳完3次后，才决定谁跳得最远，同时，还要看竞技者跳跃时姿态是否优美，只有两者兼备的竞技者才能获胜。
拳击
拳击是古希腊最古老的运动项目之一，但直到公元前688年的第二十三届奥运会上才被正式列为竞赛项目，古希腊人称之为“布克兴”。
古代奥运会上的拳击比赛，形式、比赛规则和竞技时所用的手具方面，都有别于现代的拳击运动。在古希腊的荷马时代，竞技者是用在油脂内漫浸过的、柔软的牛皮带缠绕在自己的手掌及手指上作为护具而进行比赛的。
到了罗马时代，为了迎合寻求“流血刺激”的贵族的胃口，拳击竞技者竟在皮带上嵌上了数量众多的金属扣。因此，受伤致残的情形时常发生，而流血的场面更是屡见不鲜。这样，拳击便成为一项激烈而又残忍的竞技运动。直至罗马帝国衰落，这种凶残的拳击搏斗才得以终止。
当时，拳击比赛没有场地界域和时间的限制，竞技没有“回合制”，也没有严格的规则，只是不允许打击腰部以下任何部位。因此取胜主要是靠身体耐力和勇敢的拼搏。比赛时，竟技者一般的站立姿势为：右脚在前，左脚在后，双拳曲向前胸，昂首挺立，面对对方。据史料记载，古代奥林匹克运动会上的第一个拳击冠军为斯巴达人沃洛玛斯科斯。
摔跤奥运角力纪念邮票
摔跤是古希腊人十分喜爱的运动项目。摔跤比赛分为立姿和卧姿。立姿比赛时，竞技者只要将对手摔倒3次即为胜利。卧姿摔跤是竞赛双方在泥泞的场地上进行比赛。由于泥浆沾满皮肤，很难互相抓住，增加了取胜的难度。卧姿摔跤十分激烈，直到一方举起右手，食指伸直，承认自己失败，比赛才决出胜负。
混斗
混斗是由摔跤和拳击混合而成的一个竞技项目。比赛时，竞技者身体的任何部位都可以是进攻的武器，可以用各种动作和方法打击对手，但禁止用嘴咬对手和用手指刺伤对手的眼睛。混斗比赛剧烈而危险，比赛要一直进行到使对手丧失抵抗力或承认失败为止。
掷铁饼
奥运掷铁饼纪念邮票
铁饼比赛的投掷用饼最初是中心厚、边缘薄的石饼，大约在公元6世纪前后，改用金属制造。由于各城邦运动会对铁饼的直径、重量未做统一规定，因此，在奥运会上使用的铁饼也不统一。竞技者比赛时，先在手上沾满沙子或泥土，以免投掷时铁饼脱手。测量投掷距离和现代铁饼比赛一样，并不是每次都测量，而是先在铁饼落下处做记号，而最后按最远的投掷距离算成绩。
掷标枪
掷标枪比赛用的标枪是一种直木矛，通常用松木或橄榄枝做成，长度相当于一般男子的身高约1.73米，粗细与食指相似。最初矛尖为锋利的石头，后来才换成金属制的不同类型的枪尖。比赛分投远和掷准两种，投远时，标枪上需置一个无锋刃的金属矛头，用以增加力量并保持平衡；掷准时，则改用一个有锋刃的金属矛头，以掷中目标的多少来确定最后的优胜者。
赛马
赛场上运动员和赛马的默契配合
赛马是在公元前648年第33届奥运会时被开始列为竞技项目的，当时称做“奥林匹克大赛马”。赛马竞技与其他比赛不同，由于竞赛时马上无鞍、无马镫，骑手乘着裸马进行角逐，危险性很大。所以，与赛车一样，骑手也是雇来的，马主人不亲自参赛。据史料记载，公元前348年，马其顿国王菲利普派人参加第108届奥运会的赛马和赛车比赛并在赛马中获胜。为了纪念这次伟大的胜利，菲利普发行了四方银币。与赛车比赛一样，一旦赛马获胜，被宣布为获胜者的是马的主人，而不是实际参赛的骑手。
武装赛跑
前13届奥运会只有赛跑一个项目。比赛距离为一个“斯泰德”，约192米，后来又逐渐增加了往返跑，即跑到终点后，在终点线的石柱处转向折回。
公元前720年，第15届奥运会又增加了长距离跑项目，距离为7～24个“斯泰德”。在当时，起跑的姿势为站立式，运动员两脚前后分开站立在起跑线的条石槽沟上，两脚尖分别放入沟内，身体前倾，传令官一声令下，便向前冲出。
武装赛跑是从公元前520年第65届奥运会开始被列为正式比赛项目的。武装赛跑者身着铠甲，头戴盔帽，腿裹护胫，左手执圆形盾牌。虽然只进行一次往返跑，但全身披挂，负担很重，因此，少年运动员不允许参加这个项目。
战车比赛
绘有古奥运战车比赛的陶器
战车赛是在公元前680年的第25届奥运会时被列为竞技项目的。由于比赛规模宏大，设备豪华，加之惊险场面层出不穷，深受希腊人的喜爱。
战车赛在竞技场里举行，起点设标志柱，终点设转向柱，以一个来回为一圈。最开始为四马拉战车赛，公元前500年第70届奥运会时增加了古奥运战车比赛骡子拉战车赛，但不久就取消了，之后还陆续增加了双马拉战车赛和幼马拉战车赛。比赛时场面十分激烈，竞技者赤身，手扬长鞭，拼命催马向前。赛车到转向柱处要突然掉转，假如驾驭技术欠佳，不是车轮撞到转向柱翻车，就是竞技者被前冲力摔出车外。所以，赛车一旦驶近转向柱，号手即吹起号来，这一方面是提醒驾驭者注意安全，同时也是对这些冒险驱车前进的勇士们表示敬意和鼓励。
通常情况下，车主并不亲自驾车比赛，而是雇人替他比赛，但是一旦获胜，被宣布为获胜者的是车主，而不是实际的驾车人。
五项竞技
五项竞技是古奥运会中最受人尊重的项目，正如古希腊最着名的学者亚里士多德所评论的：“五项竞技的运动员是最出色的，因为他们既有力量又有速度。”
五项竞技在公元前708年第18届奥运会上正式成为竞赛项目，包括短跑、跳远、掷铁饼、掷标枪和摔跤，其中短跑和摔跤既是五项竞技的内容，也是奥运会单独的竞赛项目，而最具特色的要数跳远比赛了。