申请主办本届奥运会的，只有苏联莫斯科和美国洛杉矶两个城市。
1974年10月国际奥委会第七十五届会议决定，由莫斯科承办。
莫斯科是一座已有800多年历史的古城，城区横跨莫斯科河及其支流亚乌扎河两岸，现有人口800多万，是苏联首都和政治、经济、文化中心。1975年3月，莫斯科成立了奥运会筹委会，开始对各项工作进行积极的准备。兴建和改建了许多体育设施，使莫斯科体育场馆来了个大发展。据有关资料统计，大型体育场从原先的50多个增到近70个，人工游泳池从30多个发展到60多个，体育馆由1300多个扩增到1600多个，等等。与此同时，还整饰了城市建筑，改善了交通运输网。据外电报道，苏联为主办这届奥运会，总共耗费了90亿美元左右。这在奥运会史上是创纪录的数字。
运动会于1980年7月19日至8月3日举行，恰好与第十五届奥运会会期相吻合。两届会期举办月日完全一样，是奥运会史上仅有的一次。第十五届是苏联首次参加的奥运会，它标志着苏联奥林匹克运动发展进入了一个新时期。不言而喻，两届会期吻合，不是历史的巧合，而是组委会的精心安排。
大会主要活动，如开、闭幕式，田径、足球决赛等，在莫斯科能容10万多观众的卢日尼克列宁中央体育场进行。游泳、水球、体操、篮球、排球等竞赛场馆，设在中央体育场附近。中央体育场及其所属14个场馆总共可容20万观众。帆船项目则安排在爱沙尼亚首府塔林。这是苏联一个有90余年历史的帆船运动基地。奥运会足球赛，以前只限在主办城市进行，但从近几届开始，预赛分散在其他城市，如1968年在墨西哥城等5个城市，1972年在慕尼黑等5个城市，1976年在蒙特利尔等4个城市。这次足球除半决赛、决赛在莫斯科中央体育场进行外，其他比赛分散在列宁格勒基洛夫体育场(可容8万观众)，基辅"共和国"体育场(可容10万观众)和明斯克"迪纳摩"体育场(可容5万观众)三处。
运动会于7月19日下午2点在列宁中央体育场正式开幕。苏联党政领导及奥委会主要官员出席了开幕式。国际奥委会主席基拉宁主持了他任期内的最后一届奥运会，本届之后他卸任为名誉主席。西班牙的胡安·安东尼奥·萨马兰奇被选为新主席。开幕当天，气候不佳，主办当局不得不出动6架飞机，在云层中喷洒化学药剂，驱散飘浮在体育场上空的乌云。
大会是隆重的，但人们为一种不愉快的气氛所困扰。奥林匹克运动自1894年复兴以来，经历了种种风风雨雨，莫斯科遇到的是最严重的危机，它威胁着奥林匹克运动的发展。由于苏军入侵阿富汗，践踏国际法准则，给运动会带来严重的影响。一个国家一方面召开以和平、友谊为主要宗旨的奥运会，而另一方面却派兵入侵别的国家，必然会遭到世界的反对和舆论的谴责。许多国家的奥委会相继表态，拒绝参加。中国奥委会也发表声明，不参加莫斯科奥运会。国际奥委会已承认的147个国家和地区奥委会，公开抵制或拒绝参加的占五分之二，参赛的仅81个。这个数字还低于20年前罗马奥运会的水平。运动员为5872人(一说为5748人，前者为国际奥委会材料，后者为苏联材料)，其中女子1274人，苏联运动员人数最多，为534人；民主德国、波兰次之，分别为378、340人；匈(320人)、保(313人)也在300人以上；人口不多、远隔重洋的古巴，也派出了由239名男女运动员组成的庞大队伍。与会的81支队伍中，有16个队在入场式上没有打本国国旗，以奥林匹克五环旗替代；有10个队只有旗手一人，运动员没有出场。在奥林匹克会旗交接仪式中，因加拿大属抵制国家行列，上届主办城市蒙特利尔市长只派了代表将奥林匹克会旗交给了莫斯科市。凡此种种，冲淡了会场的热烈气氛，也给关心奥林匹克运动发展的人们的心灵上蒙上一层阴影。
抵制情况在比赛进程中也使人明显感觉到。例如，在自行车4000米个人追逐赛中，获得前三名的是瑞士、法国和丹麦运动员。这三国的奥委会为抗议苏军入侵阿富汗，决定在本届奥运会上任何仪式中不使用本国国旗和演奏本国国歌。结果在授奖仪式上只好代之以奥林匹克会旗和会歌。在其他项目授奖仪式中，也出现过类似情况。这在奥运会史上是无先例的。抵制也使比赛成绩受到影响。由于上届奥运会非正式团体总分列前十名的美国、联邦德国、日本等国拒绝参加，田径、游泳、体操、柔道所受的影响尤为明显，有的甚至不能反映当时的世界实际水平。如男子游泳，在上届奥运会全部13个项目中，破12项世界纪录，本届仅破了1项。另如马术，上届奥运会进入前六名的14个队中，13个队没有代表去莫斯科。再如曲棍球，上届前五名新西兰、澳大利亚、巴基斯坦、荷兰、联邦德国，也全都没有出席。人们评论说：莫斯科奥运会金牌贬值达50%。
开幕式上的奥林匹克火焰，因1976年蒙特利尔采用卫星传送的作法遭到了反对，本届恢复了传统方式，进行了火炬接力传递。6月19日火炬进入中央体育场的是苏联三届奥运会三级跳冠军维克托·萨涅耶夫。他绕场跑一周后，将火炬转交给了苏联著名篮球运动员谢尔盖·别洛夫，后者最后完成了点燃塔上火焰的使命。代表运动员宣誓的是苏联上届体操明星弗拉季米尔·安德里亚诺夫。代表裁判和官员宣誓的也是苏联著名运动员、三届奥运会摔跤冠军亚历山大·梅德韦季。
本届竞赛项目仍为21个大项，但单项数从上届的198增至203。引人注目的是女子曲棍球首次进入了奥运会大门。苏联首次参加了全部大项的比赛。抵制虽然给本届奥运会带来了多方面的影响，但在成绩方面，总的来说，还是一次较高水平的比赛。大会共破33项世界纪录：计田径6项，游泳8项，举重13项，自行车、射击各3项。举重、自行车水平都很高，特别是自行车，全部3个有纪录的项目，有10人次破世界纪录，其中1000米计时赛是1964年以来从未突破的。
田径开赛较迟，于7月24日至8月1日在中央体育场举行。73个国家的1088名选手参加了角逐。由于美国、联邦德国、肯尼亚等一些强手缺席，男子部分如跨栏、长跑等受到了影响，但总的成绩还算差强人意。 引人注目的是埃塞俄比亚的米鲁茨·伊夫特。这个年已35岁并有5个儿女的选手，一举获得5000米、10000米两项金牌。伊夫特这个名字，田坛并不陌生，1972年奥运会时就在10000米赛中获得过铜牌。1976年因埃塞俄比亚参加了抵制行列，使他失去了在蒙特利尔夺标的机会。但翌年在首届世界杯田径赛上，取得了这两个长跑项目的桂冠。不过伊夫特在莫斯科得以取胜，与世界头号强手肯尼亚的亨利·罗诺缺席不无关系。
英国两位中跑明星塞巴斯蒂安·科和史蒂夫·奥维特在1500米、800米各获得1枚金牌。但科的表演并不令人满意。1979年科如风卷残云似地在41天时间里连破800米、1500米和1英里世界纪录，被评为当年世界最佳运动员。这次在莫斯科，他在800米赛中失利，只获银牌；1500米赛虽夺金牌，但连奥运会纪录也未能突破。
跳部成绩除三级跳远较平淡外，其余3项均较突出。苏联三级跳远名将萨涅耶夫这次卫冕失败，负于队友贾·乌德米亚埃，获银牌。身高2米，刚满21岁的民主德国跳高选手格尔德·韦西希，赛前只是一个默默无闻者，而这次却大爆冷门，战胜了上届冠军波兰名将亚·弗绍瓦，以2.36米创世界纪录并获金牌。波兰26岁的弗·科扎基耶维奇在撑竿跳中取胜，似属人们意料之中。赛前他曾以5.72米破世界纪录。这次他使用了较软的新竿，并提高了握点，越过了5.78米世界新高度，夺得冠军。民主德国的卢茨·董布罗夫斯基在跳远中夺冠，成绩是8.54米，虽距世界纪录还有一大截，但它是1968年比蒙跳出8.90米后12年来世界出现的第一个好成绩。
苏联链球运动员尤·谢迪赫和民主德国马拉松选手瓦·西尔平斯基也值得一提，他们蝉联了各自项目的冠军。
谢迪赫以81.80米破世界纪录，而西尔平斯基是继贝基拉之后第二个蝉联奥运会马拉松冠军的人。
女子田径与男子情况不同。由于民主德国、苏联及其他东欧国家，一直居主导地位，所以抵制行动带来的影响不大，上届称雄的民主德国女将，这次意外丢掉了几枚金牌，输给了苏联(金牌数5比7)。曾以10秒88第一个突破11秒大关创造100米新世界纪录的民主德国选手玛·格尔，以百分之一秒(11秒07比11秒06)之差输给了苏联的柳·康德拉季耶娃；上届标枪冠军、5次世界纪录创造者吕·富克斯，预赛时即被淘汰，金牌为在田坛没有多少名气的古巴玛·科隆获取；上届跳高冠军，著名选手罗·阿克曼也只得了第四名，桂冠为意大利的萨·西梅奥尼夺去。不过西梅奥尼取胜似属情理之中。自1978年始，她一直雄踞女子跳高首座，曾两次越过2.01米。民主德国成绩虽不尽如人意，但仍是田坛的强者。金牌获得者中的突出人物有23岁的玛丽塔·科赫。1976年她首次参加奥运会，在400米决赛中因背伤复发，不得不中途退出比赛。本届她获取了这项桂冠，并在4×100米接力赛中得了1枚银牌。不过科赫在田坛的成就不在奥运会，而在创世界纪录和获世界冠军。她在200米、400米跑和接力项目中16次创世界纪录，在1977--1985年世界杯和世界锦标赛中多次取胜。以近两届世界比赛为例，1983年她在首届世界田径锦标赛中三夺金牌；1985年的世界杯田径赛，她又在200米、400米和4×400米接力赛中三次夺魁，并以47秒60创造了400米世界纪录。由于她在田坛的功绩，多次被评为年度世界最佳运动员。
获金牌最多的苏联女队也人才济济，除老将塔·卡赞金娜外，还有娜·奥莉扎连科，在800米比赛中获冠，成绩1分53秒43，创世界纪录；纳·特卡钦科，以5083分创五项全能世界纪录并获金牌。
五项全能是奥运会最后一次比赛，从下届起改为七项全能。男子游泳，是受抵制影响最明显的项目。由于强手缺席，苏联取得了从未有过的成绩：获金、银牌各7枚，铜牌3枚。20岁的苏联大学生弗拉季米尔·萨尔尼科夫是本届男子游泳的新闻人物，共得了3枚金牌。1500米赛中，他以14分58秒27取胜，成为游泳史上第一个突破15分大关的选手。随后又在400米和4×200米自由泳比赛夺取了他的第二、第三枚金牌。莫斯科奥运会后，他多次创世界纪录并在重大比赛中取胜，迄今(1986年)仍保持800米(7分50秒64)、1500米(14分54秒76)两项自由泳世界纪录。
上届奥运会民主德国女子游泳选手一举夺得全部13项的11枚金牌，大败美国队，震惊了整个泳坛。但是两年后在世界锦标赛上几遭全军覆灭的命运，这次她们重振军威，再现了上届奥运会的战绩：获11枚金牌、8枚银牌、7枚铜牌。在整个女子比赛中，曾7创世界纪录。由此可以看出，美国等国的抵制，对这次金牌分配的影响是微乎其微的。民主德国的巴尔巴拉·克劳泽，是民主德国继恩德尔之后又一著名泳星。正是她，在1978年世界比赛中获取了1枚金牌，才使民主德国没有全军溃北。这次她在100米自由泳中先后以54秒98、54秒79两破世界纪录，在200米自由泳中创奥运会纪录(1分58秒33)，在4×100米自由泳中创世界纪录(3分42秒71)。刚17岁的中学生梅丘克，两年前在世界比赛中获100米自由泳亚军，奥运会前夕在欧洲杯赛中第一次在国际赛中得冠军。本届她在100米蝶泳和两个接力项目中三获金牌，并在100米自由泳中得了银牌。赖尼施是这项获3枚金牌的年龄最小的运动员，仅15岁。赛前几乎不被人知晓。她参加的是仰泳项目。100米仰泳预赛时，以1分01秒50创世界纪录。24小时后在决赛中又将纪录缩短到1分00秒86。200米比赛时，再以2分11秒77创世界纪录。在混合接力赛中，她获取了第三枚金牌。这次获游泳奖牌最多的是民主德国16岁的英内斯·迪尔斯，这位自由泳的多面手，共得了5枚奖牌：400米、4×100米接力获金牌，200米、800米获银牌，100米获铜牌。在这种世界性大赛中，能在所参加的全部5个项目中获取奖牌，是极为罕见的现象。苏联仍保持女子200米蛙泳的王座，以琳·卡丘希捷为首的3名选手囊括了该项全部奖牌。
本届举重新增加了一个100公斤级、总数达到10个级别。在金牌分配上，打破了上届苏、保瓜分局面。10枚金牌分属苏、保、捷、匈、古五国。苏联仍居优势，夺取了金牌总数中的一半。比赛开始后，朝鲜52公斤级选手韩京时在抓举中冲击世界纪录成功，成绩是113公斤，成为朝鲜在奥运会上第二个破世界纪录的运动员。韩京时后来取得了与冠亚军同为245公斤的总成绩，但因体重问题只得了铜牌。本届共18次刷新13次世界纪录，108次破参赛选手所属国家纪录。举重界人士认为，这是一次世界高水平的较量。比赛中引人注目的是82.5公斤级的苏联选手尤里克。瓦尔达尼扬和保加利亚选手布拉戈伊·布拉戈耶夫之间的争夺，两人都是当时世界名手。开赛后，气氛相当紧张，纪录一再相互易手。最后瓦尔达尼扬取胜，创造了抓举(177.5公斤--高于奥运会纪录15公斤)、挺举(222.5公斤)和总成绩(400公斤)3项世界纪录，而400公斤总成绩还高于90公斤级、100公斤级冠军的成绩，后两级比它分别低22.5公斤和5公斤。
苏联和东欧国家垄断了这次体操比赛。男子项目，由于从1960年起一直获团体冠军的日本缺席，苏联取代了这个位置，这是它自1956年后再次获得这个荣誉。苏联列宁格勒22岁的大学生亚历山大·季佳京在与上届新闻人物安德里亚诺夫争夺个人全能王座时取胜，成了本届男子赛的明星。他除获得个人全能、吊环和团体3枚金牌外，还在鞍马、跳马、双杠、单杠中四获银牌。安德里亚诺夫成绩虽不如上届出色，但也获得了两枚金牌(团体、跳马)、两枚银牌(个人全能、自由体操)。有鞍马"大师"之称的匈牙利选手佐尔坦·马乔尔再次表演了出色的技艺，蝉联了冠军。女子金牌之争，主要是苏罗两国。上届体操"女皇"罗马尼亚的科马内奇，在争夺个人全能桂冠时，败于苏联18岁的叶莲娜·达维多娃，民主德国的马克西·格瑙克并列亚军。罗《火花报》7月25日曾发表题为"玷污奥运会精神"的文章，指责"裁判员们粗暴地践踏了体育道德和奥运会精神，在众目睽睽之下夺走了她(科马内奇)的金牌"。不过科马内奇仍是这次赛场的强者，共获两枚金牌(平衡木、自由体操)、两枚银牌(全能、团体)。苏联达维多娃、沙波什尼科娃和涅利·金也各获得了两枚金牌。
近几届摔跤场上的常胜军苏联队，本届仍成绩出色，获得了20枚金牌中的12枚(自由式7，古典式5)。在自由式摔跤中，来自苏联加里宁格勒的别洛格拉佐夫兄弟非常引人注目。这是一对孪生子，生于1956年9月16日，一个叫阿纳托利，另一个叫谢尔盖。两人虽系孪生，但外貌不很似。阿纳托利瘦小，身高仅1.55米，体重不足52公斤；谢尔盖则较壮实，高1.68米，重57公斤。两人在自己体重所属级别中，各取得了1枚金牌。孪生兄弟在同届奥运会个人赛中双双夺冠，是极为罕见的，一时传为美谈。苏联在摔跤赛中虽然战果辉煌，但在拳击中，7个级别的最后冠军争夺，功亏一篑，只得1枚金牌，6项失利，屈居亚军。
古巴拳击手则大出风头，夺得6项冠军。古巴特奥菲洛·史蒂文森第三次赢得了特重量级(81公斤以上级)冠军。苏联在马术比赛中也成绩颇佳，获得了6枚金牌中的3枚。奥地利23岁的伊莉莎白·托雷伊尔，在盛装舞步骑术赛中荣获冠军，成为继联邦德国林森霍夫、瑞士斯图克尔伯格之后获得这种荣誉的第三个女性。获该项团体冠军的苏联队，3名选手中也有1人是女性，她是年已35岁的维娜·米谢维奇。这位苏联女骑手是位沙场老将，多年活跃在赛马场上，但这是第一次取得优异成绩。
球类项目，除男女曲棍球外，冠军全被欧洲人包下，而苏联又是这方面的主要优胜者，获取了男、女排球，女子篮球、女子手球4项桂冠。足球、男子篮球、男子手球金牌，则分属捷克斯洛伐克、南斯拉夫和民主德国。男子曲棍球由上届第七名的印度队问鼎，这是该队自1928年以来第八次获奥运会金牌。女子比赛则大出人们意外，独立不久的津巴布韦成了奥运会第一个女子曲棍球冠军，轰动了整个体坛，也是本届奥运会的爆炸性新闻。
本届奥运会苏联共获金牌80枚、银牌69枚、铜牌46枚，居各队之首。这是苏联自1952年以来在奥运会获金牌最多的一次，也是奥运会有史以来一个国家在一届奥运会上获金牌最多的一次。民主德国金、银、铜牌分别为47、37、42枚，列第二。保加利亚获金牌8枚、银牌16枚、铜牌17枚，首次进入奥运会前三名之列。8月3日的闭幕式上，由于美国反对，一反惯例没有升起下届奥运会东道主美国的国旗，而代之以洛杉矶市市旗。
