Наиболее популярными видами спорта в городе, как и на всей территории США, являются бейсбол («Лос-Анджелес Доджерз», МЛБ), хоккей с шайбой («Лос-Анджелес Кингз», НХЛ) и баскетбол («Лос-Анджелес Клипперз» и «Лос-Анджелес Лейкерс», НБА). Есть также клубы, выступающие в таких дисциплинах как американский футбол («Лос-Анджелес Эвенджерз») и классический футбол, известный в США как соккер («Лос-Анджелес Галакси»).
Лос-Анджелес дважды принимал летние Олимпийские игры — в 1932 и 1984. Олимпиада 1984-го года дала импульс к организации Лос-Анджелесского марафона, проводящегося ежегодно в марте с 1986.
Среди массовых видов спорта в первую очередь следует отметить пляжный волейбол и виндсёрфинг, фактически «изобретённые» именно в Лос-Анджелесе (или в его округе). Считается также, что именно в Лос-Анджелесе впервые обрёл популярность скейтбординг и роллерспорт. Одной из легенд Лос-Анджелеса является сёрфинг, а также связанная с ним субкультура, нашедшая отражение в ряде кинофильмов и других образцах поп-культуры (например сёрф-рок).
Окрестности города и, в особенности, лежащие вокруг, и даже на его территории горы, дают отличные возможности для развития различных массовых видов спорта и активности — горного велосипеда, бега, туризма, пеших, конных прогулок. Помимо этого, население города и пригородов активно занимается такими видами спорта как горные лыжи, сноубординг, скалолазание, дельтапланеризм, парапланеризм. Многие из любителей спорта объединены в спортивные клубы, нередко организующие различные соревнования и иные массовые мероприятия. В черте города и в его окрестностях расположено множество спортивных залов, фитнес-центров, плавательных бассейнов, привлекающих внимание любителей фитнеса и активного времяпрепровождения.