Перед початком Олімпіади в Мюнхені вперше побудували метро, повністю реконструювали центр міста, була заново створена система доріг. Новий комплекс спортивних споруд складався з олімпійського селища на 10 тисяч жителів, олімпійського стадіону на 80 тисяч місць, палацу спорту, великого басейну, велотреку на 13 тисяч місць та інших спортивних залів і майданчиків. Спеціально для Ігор був побудований новий олімпійський стадіон (Olympiastadion), незвичайний дизайн даху якого нагадував павутину.
Більшість олімпійських об'єктів Мюнхена оснащувалися сучасними для того часу засобами термінової інформації (електронно-обчислювальні машини, табло, прилади вимірювань за допомогою лазерного променя, розмножувальна техніка для друку прес-бюлетенів і т. Д.) Широко використовувалися можливості телебачення, завдяки якому Олімпійські ігри змогли побачити більше мільярда людей на всіх континентах.
5 вересня 1972 трапилася небувала трагедія в історії спорту. Терористи палестинської організації в 4 години 30 хвилин зуміли проникнути в один з павільйонів олімпійського села. Вони захопили в заручники кількох членів делегації Ізраїлю, 11 з яких були згодом убиті, загинув і німецький поліцейський. Цей випадок потряс весь світ, але ігри вирішено було продовжити.
Перед радянськими спортсменами стояло непросте завдання, потрібно було до 50-річчя СРСР завоювати 50 золотих медалей, перевершивши США. Вони виконали її, вигравши рівно 50 нагород вищої проби, олімпійці з США отримали 33 медалі. Всього ж учасники СРСР отримали на Літніх Олімпійських іграх 1972 99 медалей, з них 27 срібних і 22 бронзових.
Чоловіча збірна Радянського союзу з баскетболу вперше отримала золоті медалі, перемігши в напруженому матчі збірну США. Дві золоті медалі залишилися за радянськими боксерами: В'ячеславом Лемешевим з Москви і Борисом Кузнєцовим з Астрахані. Борці вільного стилю отримали п'ять золотих медалей. Радянські гімнастки показали себе на дуже високому рівні, завоювавши кілька золотих медалей у різних змаганнях. Всі золоті медалі у веслуванні на каное та байдарках і у жінок, і у чоловіків дісталися радянським гребцям. Змагання XX літніх Олімпійських ігор показали високий рівень підготовки всіх учасників. В ході їх проведення були встановлені 94 олімпійських і 46 світових рекордів.