第一届现代奥林匹克运动会于1896年在希腊雅典举办，至今有22个城市成功举办30届夏季奥林匹克运动会、17个城市成功主办21届冬季奥林匹克运动会；当中，1916年、1940年及1944年的三届夏季奥林匹克运动会以及1940年及1944年连续两届的冬季奥林匹克运动会由于两次世界大战而被迫取消。除此之外，雅典在1906年主办的届间运动会并没有得到国际奥林匹克委员会承认。
目前日本东京已被国际奥委会选为2020年夏季奥林匹克运动会的主办城市，法国巴黎选为2024年夏季奥林匹克运动会主办城市，美国洛杉矶选为2028年夏季奥林匹克运动会主办城市，而中国北京和意大利米兰–科尔蒂纳丹佩佐则被被选为2022年及2026年冬季奥林匹克运动会的主办城市。同时，2020年冬季青年奥林匹克运动会和2018年夏季青年奥林匹克运动会将分别在瑞士洛桑和阿根廷布宜诺斯艾利斯举行。国际奥委会于2018年10月8日决定2022年夏季青年奥林匹克运动会的主办城市为塞内加尔达喀尔，并于2020年1月10日决定2024年冬季青年奥林匹克运动会的主办城市为韩国江原道。
国际奥林匹克委员会于1999年的第110届国际奥林匹克委员会全体会议上通过新的奥运会主办城市选举程序，整个申办过程需时约两年。通常在该届奥运举办的7年前会投票确定主办城市（由1998年的长野冬季奥运会开始，例如2009年的国际奥委会全体委员大会投票选出2016年奥运的主办城市）。
首先，有意主办奥运会的城市必须在国际奥委会所订的限期前提交有意申请书及问卷调查；同时，有意主办的城市必须在同时提交申办会徽以及向国际奥委会发表10分钟的简报以介绍他们的管理团队；另一方面，国际奥委会也会向有意主办的城市审查有关在住宿、交通、保安等基本要求。国际奥委会执行委员会在初次遴选过程后列出符合可主办奥运会规格的城市为申请城市（applicant city）；有关申请城市通过国际奥委会执行委员会审查达到适当资格后，国际奥委会执行委员会会批准有关申请城市正式成为候选城市（candidate city），以授权有关城市进行下一步申办程序。
候选城市需在翌年向国际奥委会评审委员会提交一份详细报告并准备为该委员会成员在计划举办的选址等地进行实地考察。除非国际奥委会在两个月内会选出主办城市，否则评审委员会会就各城市的考察向国际奥委会执行委员会提交评审报告。而国际奥委会委员以多轮绝对多数制在国际奥委会全体委员大会上以不记名投票方式选出得到超过半数选票的候选城市成为主办城市（host city）。由于国际奥委会主席不会投票，因此若投票至最后一轮，两个候选城市票数相同时，国际奥委会主席则以自己的一票来决定主办权归属。
当选出所属奥运会的主办城市后，国际奥委会随即在当日和该城市签订《主办城市合约书》；合同书具有法律约束力的责任外，主办城市为其主办奥运会而设的组织委员会必须履行《奥林匹克宪章》条文外，也要遵从国际奥委会的指示来主办奥运会。
粗体为正在举行中的夏季奥运会。
希腊
而国际奥林匹克委员会已经不再承认在1906年4月22日到5月2日举行的1906年届间运动会的官方地位，而将其描述为“1906年在雅典举行的综合运动会”。
粗体为正在举行中的冬季奥运会。
粗体为正在举行中的夏季青奥会。
粗体为正在举行中的冬季青奥会。
奥林匹克运动会曾在欧洲国家举办29次，而其第30次已于2014年举办；北美洲则举办过12次，而单是美国已占四分之三。位于东亚的中日韩三国以及位于东南亚的新加坡为亚洲举办过7次奥林匹克运动会，而南亚、中亚及西亚均未曾举办奥林匹克运动会。2016年夏季奥运会于巴西里约热内卢举办，这也是南美洲国家首次主办奥运会。大洋洲也因为澳大利亚曾主办的两届奥林匹克运动会而举办过2次。而之前一直未曾举办过奥运会的非洲也因为2022年夏季青奥会将于塞内加尔达喀尔举办，得以首次迎来该项盛事。
南半球已成功举办三届夏季奥运，分别为1956年（南半球夏季）、2000年（南半球春季）、2016年的奥运（南半球冬季）。同时也有一次青年奥运，为2018年10月1日至12日（南半球春季）。
由因为是南北半球的季节颠倒的缘故，故举办期间通常会往南半球春季或夏季的9到12月倾向，不会是北半球大部分的7或8月。不过2016年的奥运在8月举行，成为首次完全在主办国冬季期间举办的夏季奥运会。
南半球未曾举办冬季奥运，但是智利圣地亚哥（2026年，成功获得将成为举办地纬度最低）、阿根廷巴塔哥尼亚（2026年）是申办的大热门，但是因气候因素须把时间改为7或8月（南半球冬季）才可。
因为夏季过于炎热，除了新加坡，未曾在低纬度地点或热带沙漠地区举办奥运，即使成功也需要在10到12月举行（如6次亚运会就是如此），形成“夏季赛事在冬季举办”的现象。
