I Storbritannia ble ulike nasjonale arrangementer kalt olympiske leker alt fra 1600-tallet. I Tyskland ble det også fremkastet tanker om å gjenopplive de antikke lekene, bl.a. av gymnastikkpioneren Johann C. F. Guts Muths sist på 1700-tallet og av arkeologen Ernst Curtius i en forelesningsserie i 1852. Dette inspirerte grekeren Evangelis Zappas til å arrangere nasjonale panhellenske leker i perioden 1859–89. Curtius ledet senere utgravninger i Olympia.
De moderne olympiske leker ble skapt etter initiativ av franskmannen Pierre de Coubertin. Han tok initiativ til en internasjonal kongress i Paris 1894 med utsendinger fra flere land, hvor man besluttet å arrangere olympiske leker etter antikkens mønster i Athen 1896. OL skulle deretter arrangeres hvert fjerde år, som første året i, og feiringen av, en «olympiade» – en fireårs periode slik de gamle grekere brukte begrepet. Samtidig ble Den internasjonale olympiske komité (IOC) stiftet med 14 medlemmer. Den skulle lede en olympisk bevegelse uavhengig av nasjonale og økonomiske interesser, selv velge sine medlemmer, samt bestemme program, tid og vertsby for lekene og overvåke at deltagerne var amatører. Nasjoner som sluttet seg til den olympiske bevegelse, opprettet etter hvert nasjonale olympiske komiteer underlagt IOCs regler, bl.a. Norges Olympiske Komité i 1905. Se for øvrig IOC.
For å gjennomføre OL i Athen måtte arrangørene ha økonomisk hjelp av Georgios Averof, en gresk forretningsmann bosatt i Egypt. Det deltok 245 utøvere fra 14 land, som konkurrerte i 43 øvelser innen friidrett, turn, svømming, sykling, bryting, fekting, vektløfting, skyting og tennis. Publikumsinteressen var stor, og Athens olympiastadion, med plass for 70 000 tilskuere, var nesten fullsatt alle de ti dagene lekene varte.
De neste OL fulgte i 1900 (Paris) og i 1904 (St. Louis, USA), offisielt benevnt som lekene til henholdsvis den andre og tredje olympiade i moderne tid. Begge kom noe i skyggen av samtidige verdensutstillinger i byene med hensyn til publikumsinteresse og organisering av konkurransene, som var spredt over et langt tidsrom. I ettertid har det vært vanskelig å klargjøre hvor mange og hvilke konkurranser som var olympiske og hvor mange som egentlig deltok. Tradisjonen med gull, sølv og bronse til de tre beste ble innført i 1904, i de to første OL ble det i mange øvelser utdelt kun to medaljer.
I 1906 ble det arrangert jubileumsleker i Athen. Disse er ikke godkjent som offisielle olympiske leker av IOC og går ikke inn i nummereringen, men regnes likevel med i de fleste olympiske statistikker og oversikter. De fjerde olympiske leker ble holdt i 1908 (London), og siden er intervallene på fire år beholdt. På grunn av verdenskrigene ble OL avlyst i 1916, 1940 og 1944, men de innstilte lekene går inn i nummereringen.
De olympiske lekers idrettslige og samfunnsmessige betydning er blitt stadig større, og de er nå ubestridt verdens største og viktigste idrettsarrangement. I OL 2004 (Athen) deltok over 11 000 utøvere fra 201 land, og i alt 301 øvelser stod på programmet.
Kvinnedeltakelse
Kvinner deltok i OL første gang i 1900 (tennis og golf). Kvinnenes deltakerandel har stadig økt etter som flere idretter er blitt åpnet for kvinner, bl.a. svømming i 1912, friidrett i 1928 og bryting i 2004. I 2004 var det kun i boksing kvinner ikke fikk delta.
Fjernsynsoverføring
I 1936 (Berlin) ble OL-konkurranser for første gang vist på fjernsyn. Senere har utviklingen ført til at publikum over hele verden kan følge konkurransene på nært hold via dette mediet. Det er nå flere mediefolk enn idrettsutøvere til stede ved lekene, og kringkastingsselskap betaler store pengebeløp for overføringsrettigheter, som igjen finansieres gjennom næringslivets reklamebudsjetter.
Profesjonister
Skillet mellom amatører og profesjonister er blitt så å si borte. Etter OL 1988 åpnet IOC adgang for profesjonelle utøvere, så sant de respektive internasjonale særforbund tillater det. I 2004 var det kun i baseball og boksing profesjonister var utestengt.
Doping
Etter den annen verdenskrig er bruk av dopingmidler blitt et problem i olympisk idrett som i idrett generelt, selv om stoffer som stryknin og alkohol ble benyttet allerede fra rett etter 1900. I OL 1960 (Roma) døde den danske syklisten Knut Jensen under landeveisrittet, og IOC innførte dopingforbud og dopingkontroller i OL 1968 (Mexico by). I perioden 1968–96 ble 48 utøvere avslørt som dopingbrukere i sommerlekene, de fleste innen vektløfting og friidrett; i tillegg 5 utøvere i vinterlekene. Flest utøvere ble tatt 1976 (Montreal), 1984 (Los Angeles) og 1988 (Seoul), siste gang også tre gullvinnere, bl.a. Ben Johnson, vinneren av 100 m. Fra 1999 samarbeider IOC med det nye World Anti-Doping Agency (WADA) om et utvidet kontrollprogram før og under lekene, som førte til at seks medaljevinnere, derav tre med gull, ble avslørt som dopingbrukere både i 2000 (Sydney) og i 2004 (Athen). Den største dopingskandalen skjedde likevel i vinterlekene i 2002 (Salt Lake City), der langrennsløperne Johann Mühlegg, Larissa Lazutina og Olga Danilova ble diskvalifisert etter å ha vunnet til sammen fem distanser.
Kunstkonkurranser
I perioden 1912–48 ble det utdelt medaljer innen ulike kunstformer i forbindelse med sommerlekene, i alt 45 gull-, 53 sølv- og 49 bronsemedaljer i arkitektur, skulptur, malekunst, litteratur og musikk. Nordmannen Holger Sinding-Larsen ble tildelt sølvmedalje for byplanlegging i 1920. Også senere er det lagt vekt på kulturarrangementer i forbindelse med lekene.