Les épreuves de ces JO seront réparties sur Paris et plusieurs communes en Île de France, dont trois en Seine-Saint-Denis, ainsi qu’en province, voire même en Outremer.
Dans Paris
14 sites mythiques ont été sélectionnés dans la capitale.
- Tour Eiffel
Le Champ-de-Mars, aux pieds de la dame de fer, se transformera en terrain de beach-volley. A deux pas de là l'enceinte de l’Arena Champ-de-Mars accueillera quant à elle les épreuves de lutte et de judo.

- Arena Bercy
A l’autre bout de la capitale, dans le 12e arrondissement, l'Arena Bercy pouvant acceuillir 20 000 personnes, se transformera en salle pluridisciplinaire avec les épreuves de basketball, de gymnastique artistique et de trampoline.
- Place de la Concorde
La Place de la Concorde accueillera les disciplines récentes et nouvelles de ces olympiades : le basketball 3x3, le BMX freestyle, le breaking et le skateboard.
- Le pont d'Iéna
Sur le pont d'Iéna, les parisiens pourront assister aux épreuves de triathlon, de cyclisme sur route, d'athlétisme, et de natation en eau libre.

- Arena Paris Sud
Dans le sud de la capitale, trois sites seront regroupés autour de l'appellation Arena Paris Sud et accueilleront les épreuves de tennis de table, d'haltérophilie, de volleyball et une partie des épreuves de basketball.
- Grand Palais
Le taekwondo et l’escrime seront à l’honneur dans ce haut lieu de la culture parisienne.

Île de France
- La Seine St Denis sera à l’honneur lors de ces JO puisque trois communes du département accueilleront le Village olympique et paralympique, le village des médias, ainsi que six sports, notamment l’athlétisme et le rugby au Stade de France, la natation artistique, le plongeon et le water-polo au Centre Aquatique à St Denis.


- Les Yvelines ne sont pas en reste avec cinq sites répartis sur les villes de Versailles, Elancourt et Saint Quentin en Yvelines (sports équestres, golf, VTT, pentathlon)

- Les Hauts-de-Seine accueilleront des épreuves de natation et de water-polo au stade Arena La Défense à Nanterre et de hockey au stade Yves-Du-Manoir à Colombes.
- Enfin, la Seine-et-Marne accueillera le canoë-kayak et l'aviron au Stade nautique de Vaires-Sur-Marne.

Des épreuves des JO de Paris seront aussi présentes dans d'autre lieux en France. Les épreuves de handball auront lieu au stade Pierre Mauroy de Lille, le football se jouera à Nantes, Bordeaux, Lyon, Saint-Etienne, Nice et Marseille. On pourra également voir la voile à la Marina de Marseille.

Enfin, les épreuves de surf se feront à Teahupo’o, à Tahiti, dont la vague est “l’une des plus sélectives au monde”, selon les organisateurs.