עבור המשחקים הוקם בסידני פארק אולימפי ענק, ובו קומפלקס גדול למגורי הספורטאים, המאמנים והשופטים. בפארק האולימפי עצמו נבנה אצטדיון אוסטרליה, בו נערכו טקסי הפתיחה והסיום, תחרויות האתלטיקה הקלה וגמר טורניר הכדורגל. בקרבת האצטדיון הוקמה הבריכה ובה נערכו תחרויות השחייה, קפיצה למים, שחייה צורנית וכדורמים. באולמות הקרובים שהוקמו סביב נערכו מרבית התחרויות הנוספות. בפארק האולימפי עצמו נמצאים גם המטווח (לתחרויות הקשתות) ומגרשי הטניס.
מספר אתרים ומתקנים אחרים בעיר, מחוץ לפארק האולימפי, שימשו למספר תחרויות: תחרויות כדורעף החופים נערכו בבונדי ביץ'. תחרויות אופני המסלול נערכו בוולודרום גריי דאנק שבפרבר בנקסטאון. מרכז הכנסים של סידני שימש לתחרויות הסייף, ההיאבקות, האגרוף והג'ודו.
מרוץ אופני הכביש ומרוץ המרתון נערכו ברחובות העיר. עבור מרוץ המרתון סומן בעיר קו כחול, ששרידים ממנו ניתן עדיין לראות, על גבי הכביש במסלול המיועד.
מחוץ לסידני עצמה נערכו רק משחקי המוקדמות של טורניר הכדורגל.
אצטדיון אוסטרליה - הוא אצטדיון המארח משחקי קריקט, רוגבי כדורגל ועוד. באולימפיאדת סידני אירח את תחרויות האתלטיקה והכדורגל. עד אז הכיל 110,000 מקומות. לאחר המשחקים בוטלו מסלולי האתלטיקה וכיום מכיל 83,500.
סידני סופרדום - הוא אולם ספורט ובו משחקת סידני קינגס. באולימפיאדת סידני (2000) אירח את תחרויות ההתעמלות מכשירים והכדורסל. הכיל אז 21,000 מקומות ישיבה, וכיום מכיל 18,000 מקומות ו-21,000 באירועים.
אצטדיון שווגרד סידני - אצטדיון קריקט מכיל 24,000 מקומות. אירח את תחרויות הבייסבול והקרב חמש מודרני.
מרכז ההוקי של סידני - אצטדיון הוקי שדה מכיל 8,000 מקומות. אירח את תחרויות ההוקי שדה.
מרכז הטניס של סידני - מרכז טניס אם תפוסה של 10,000 מקומות. אירח את תחרויות הטניס.
מרכז הספורט מים סידני - בריכת שחייה שחולקה לשני חלקים וכל חלק הכיל 10,000 מקומות. החלק השני נהפך לבריכה ציבורית.
סטייט ספורט סנטר - אולם ספורט נפתח ב-1984 בעבר שיחקה בו סידני קינגס אירח את תחרויות הטניס שולחן והטאקוונדו מכיל 5,000 מקומות.
המשחקים נפתחו בטקס חגיגי, כנהוג. מספר שיא של 199 מדינות השתתפו במשחקים, מתוכן מספר שיא של 80 מדינות זכו לפחות במדליה אחת. משלחות קוריאה הצפונית וקוריאה הדרומית צעדו יחדיו תחת דגל האיחוד אך התחרו בנפרד. מזרח טימור שלחה ארבעה ספורטאים שהתחרו תחת הדגל האולימפי.
מריון ג'ונס (ארצות הבריתארצות הברית), זכתה ב-5 מדליות מהן 3 מדליות זהב ושתי מדליות ארד. היא זכתה במדליות זהב בריצות ל-100 מטר ול-200 מטר. בשנת 2007 היא החזירה את המדליות לאחר שהודתה שהשתמשה בסמים אסורים.
פולין דייוויס-תומפסון (בהאמהבהאמה), זכתה בשתי מדליות זהב (שליחות 4x100 מטר) והשנייה לאחר שלילת מדליית הזהב מג'ונס (ריצת 200 מטר).
גבריאלה סאבו (רומניהרומניה), שזכתה בשתי מדליות, זהב (ריצת 5000 מטר) וארד (ריצת 1500 מטר).
דררטו טולו (אתיופיהאתיופיה), זכתה פעם נוספת במדליית זהב, 8 שנים לאחר זכייתה הראשונה בריצת 10000 מטר.
רוברט קוז'ניובסקי (פוליןפולין), זכה בשתי מדליות זהב, בתחרות הליכה ל-20 ק"מ ובתחרות הליכה ל-50 ק"מ ובכך היה לאתלט הראשון בהיסטוריה שזוכה בשתי תחרויות אלו בכלל ובאולימפיאדה אחת בפרט.
מייקל ג'ונסון (ארצות הבריתארצות הברית), הגן על תוארו בריצת 400 מטר וזכה אף הוא בשתי מדליות זהב, אך אחת מהן (שליחים 4x400 מטר) נשללה ממנו משום שפטיגרו השתמש באימרוץ.
ליו שואן (הרפובליקה העממית של סיןהרפובליקה העממית של סין), זכתה במדליית זהב בתרגיל קורה ומדליית ארד בתחרות הקרב רב אישי.
מתעמלים
נבחרת הגברים של סין (הרפובליקה העממית של סין) זכתה במדליית זהב הקבוצתית לפני נבחרת אוקראינה (אוקראינה) ונבחרת רוסיה (רוסיה).
אלכסיי נמוב (רוסיהרוסיה), זכה ב-6 מדליות, מהן 2 מדליות זהב בתרגיל המתח ובתחרות הקרב רב אישי, מדליית כסף בתרגיל הקרקע ו-3 מדליות ארד בתחרות הקבוצתית, בתרגיל הסוס סמוכות ובתרגיל המקבילים.
לי שיאופנג (הרפובליקה העממית של סיןהרפובליקה העממית של סין), זכה ב-2 מדליות זהב, בתרגיל מקבילים ובתחרות הקבוצתית.
נורווגיה זכתה במדליית הזהב בכדורגל לנשים לאחר ניצחון במשחק הגמר על ארצות הברית 2–3. במדליית ארד זכתה גרמניה שגברה על ברזיל 0-2.
גברים
קמרון זכתה במדליית הזהב בכדורגל לגברים לאחר ניצחון במשחק הגמר על ספרד 3-5 בפנדלים. המשחק הסתיים בתוצאה של 2-2. במדליית ארד זכתה צ'ילה שגברה על ארצות הברית 0–2.
דארה טורס (ארצות הבריתארצות הברית), זכתה ב-5 מדליות, מהן 2 זהב במשחי השליחות תוך כדי שבירת שיאי העולם ו-3 מדליות ארד במשחים האישיים.
אינגה דה ברוין (הולנדהולנד), זכתה ב-4 מדליות, מהן 3 מדליות זהב אישיות במשחים ל-50 ול-100 מטר חופשי ובמשחה ל-100 מטר פרפר בשיא עולם חדש. נוסף לכך היא זכתה במדליית כסף במשחה שליחות4x100 מטר מעורב.
יאנה קלוצ'קובה (אוקראינהאוקראינה), זכתה ב-3 מדליות, מהן 2 מדליות זהב במשחים ל-200 ול-400 מטר מעורב אישי ובשיא עולם חדש אחד ומדליית כסף במשחה ל-800 מטר חופשי.
ברוק בנט (ארצות הבריתארצות הברית), זכתה בשתי מדליות זהב במשחים ל-400 ול-800 מטר חופשי.
דיאנה מוקאנו (רומניהרומניה), זכתה בשתי מדליות זהב במשחים ל-100 ול-200 מטר גב.
סוזי אוניל (אוסטרליהאוסטרליה), זכתה ב-4 מדליות, מהן מדליית זהב אחת במשחה ל-200 מטר חופשי ו-3 מדליות כסף.
שחיינים
איאן ת'ורפ (אוסטרליהאוסטרליה), זכה ב-5 מדליות, מהן 3 מדליות זהב, במשחה ל-400 מטר חופשי בשיא עולם ובשני משחי שליחים חופשי.
פיטר ואן דן הוחנבאנד (הולנדהולנד), זכה ב-4 מדליות, מהן 2 מדליות זהב אישיות, במשחה היוקרתי ל-100 מטר חופשי ובמשחה ל-200 מטר חופשי בשיא עולם חדש וכן ב-2 מדליות ארד.
גארי הול ג'וניור (ארצות הבריתארצות הברית), זכה ב-4 מדליות, מהן 2 מדליות זהב במשחה ל-50 מטר חופשי במשחה שליחים 4x100 מטר מעורב בשיא עולם חדש.
לני קרייזלברג (ארצות הבריתארצות הברית), זכה ב-3 מדליות זהב, במשחים ל-100, ל-200 מטר גב ובמשחה שליחים 4x100 מטר מעורב בשיא עולם חדש.
מייקל קלים (אוסטרליהאוסטרליה), זכה ב-4 מדליות מהן, 2 מדליות זהב במשחי השליחים חופשי ו-2 מדליות כסף
דומניקו פיורבנטי (איטליהאיטליה), זכה ב-2 מדליות זהב במשחים ל-100 ול-200 מטר חזה ובכך היה לשחיין האיטלקי הראשון שזכה במדליית זהב אולימפית בשחייה.
מאסימיליאנו רוסולינו (איטליהאיטליה), זכה ב-3 מדליות, אחת מכל סוג. מדליית זהב במשחה ל-200 מטר מעורב אישי.
הסמליל, הקמעות והמדליות
שלושת הקמעות
הסמליל שנבחר עבור המשחקים מורכב מאצן הבנוי מבומרנגים ומציור חופשי של בית האופרה של סידני. לאולימפיאדה עוצבו שלושה קמעות:
.svg)
.svg){kind=small}
