运动会于1960年8月25日至9月11日举行。应邀参赛的有84个国家和地区，共5348名运动员，其中女子610人。首次参加的有摩洛哥、苏丹、突尼斯和圣马力诺。特里尼达和牙买加组成了西印度联队、埃及和叙利亚组成了阿联队，两个德国仍以德国联队名义参加。
本届田径成绩最出色的是苏联队，中跑、跳和投掷项目中共拿了6枚金牌，逐渐形成了美苏在田径中分别居有男女优势的局面。十项全能是本届田径争夺最激烈的项目，参赛的有当时田坛十项全能“三杰”：美国的拉约翰逊、苏联的瓦·库兹洼佐夫和中国台湾运动员杨传广。“三杰”罗马相逢，杨传广发挥不错，战胜了库兹佐夫，但以58分之差输给了约翰逊，只得了银牌。他是中国第一个获得奥运会银牌的人，也是亚洲在这次田径赛中获得奖牌的唯一选手。
澳大利亚的赫·埃利奥特获得了1500米跑金牌，成绩3分35秒6，破自己所保持的世界纪录这是澳大利亚人自1896年后再次在径赛中获取奥会人冠军。
跳远成绩取得了重大突破，1960年8月12日，美国的拉·博斯顿终于以8.21米打破了欧文斯保持了25年的纪录；20天后，博斯顿又在本届奥运会上以8.12米夺金牌，再次刷新欧文斯自1936年以来所保持的7.94米奥运会纪录。波兰的约瑟夫·施密特为波兰在跳跃项目中首次获奥运会金牌。跳水项目，美国仍包揽了男子板、台两项目冠军。女子的两枚金牌，却被德国17岁的英·克雷默尔夺去。
游泳比赛美奥平分秋色；而女子7项，美国占有较大优势，夺得其中5枚金牌。上届成绩领先的澳大利亚女队，这次仅有1项问鼎。获金牌最多的是美国的苏珊·克里斯蒂娜·冯萨尔察，她在400米自由泳和两个接力泳项目中均夺金牌。澳大利亚康拉兹兄妹哥哥约翰在这次比赛中获1枚金牌、两枚铜牌、妹妹伊尔莎成绩不理想，只得1枚银牌。
举重7个级别有6个世界纪录被刷新。苏联成绩突出，获5项冠军。尤里·弗拉索夫是特重量级选手中的最强者。他的总成绩为537.5公斤。多年来在举重台上称雄的美国队，这次成绩明显下降，仅查·温奇保持了56公斤级的冠军。这次值得一提的是，亚洲的日本伊朗、新加坡、南朝鲜、伊拉克开始闯过去一直为欧美大力士所占据的举重台，在体重轻的几个级别中，取得了多枚银、铜牌。
意大利42岁的老将埃·曼贾罗蒂在重剑团体和花剑团体赛中分获金、银牌，这是他自1936年以来最后一次在澳运会上获奖。他先后参加过5届奥运会。
赛马场上，澳大利亚骑手劳伦斯·摩根成绩最佳，在三项个人和团体赛中得了金牌。意大利的丁泽奥兄弟在个障碍赛中，弟弟雷蒙多获冠军，哥哥皮罗得亚军，他们还获得了该项团体铜牌。苏联军官谢·费拉托夫在盛装舞步骑术个人赛中。为苏联夺得了马术赛中的第一枚金牌。丹麦选手保罗·埃弗斯特隆在帆船“芬兰人”型塞中再次取胜。成为了奥运会史上4届蝉联该项冠军的第一人。
摔跤、拳击台上，土耳其共获7枚摔跤金牌，美国、苏联、各得3枚金牌。拳击赛中，意、美各夺3项冠军。驰名世界的拳王、美国黑人穆罕默德·阿里就是在这次获得81公斤级冠军，他当时用的名是卡修斯·克莱，年龄18岁。意大利在自行车赛中占有绝对优势，获得了6枚金牌中的5枚。另1枚得主是苏联的维克托卡皮托诺夫，这也是苏联在奥运会上首次获得自行车金牌。
在体操比赛中这次日本队战胜了苏联队，日本第一个体操奥运会冠军小野乔，这次蝉联了单杠冠军，并获得了另外两枚金牌。但在个人项目中，苏联仍占有明显优势。28岁的鲍·沙赫林在本届大显身手，独得了全能、双杠、鞍马、跳马4项冠军，另在其他项目中获两个第二、一个第三，共获7枚奖牌，苏联队在本届除了除了团体冠军外还获得了单项中的4项冠军。在上届有良好表现的匈牙利队，这次遭到了惨败，不仅1枚奖牌未拿，甚至连前六名也榜上无名。
本届捷队虽只有叶·博萨科娃在平衡木中问鼎，罗马的拉蒂尼娜蝉联了体操项目中最有影响的个人全能冠军，再次获得自由体操金牌并作为主力队员为苏联保持团体冠军出力不少。
罗马奥运会，自行车赛出现了意处事故。一名丹麦运动员暴死途中，经尸体解剖，证明是服用了药物的结果。这一事件，引起了大会的震惊和重视，对以后奥运会全面进行药物检查，起了积极的推动作用。
本届奥运会苏联队可以说是大赢家，获金牌43枚，银牌29枚，铜牌31枚，美国这次奖牌数是，金牌34枚，银牌21枚，铜牌166枚；意大利也获取了它在奥运会史上最佳战绩，得金牌13枚，银牌10枚，铜牌13枚。