למרות העובדה שספורטאי ברית המועצות זכו בחלק הארי של המדליות בכל אולימפיאדה במשך ארבעים שנה, פורום הספורט הגדול ביותר על פני כדור הארץ נערך רק פעם אחת בברית המועצות. זה קרה בשנת 1980, כאשר המשחקים באולימפיאדת הקיץ XXII נערכו במוסקבה ובכמה ערים אחרות של ברית המועצות.
מוסקבה הצליחה להשיג את הזכות לארח את הפורום של אולימפיאדת הקיץ בפעם השנייה. הניסיון הראשון נעשה בשנת 1970 במושב 69 של ה- IOC, אך אז בהצבעה הסופית הניצחון עבר למונטריאול הקנדית. עם זאת, ראוי לציין ששני היריבים הקנדים בהצבעה - מוסקבה ולוס אנג'לס - הפכו לבירות של שתי האולימפיאדות הבאות. מוסקבה נקראה רשמית כמקום המשחקים למשחקי הקיץ XXII בשנת 1974 בווינה, במושב 75 של ה- IOC.
זמן קצר לאחר שנבחרה מוסקבה כבירת האולימפיאדה העתידית בעיר, החלו ליישם תוכניות גדולות לבניית מתקני ספורט חדשים ולמודרניזציה של תשתיות עירוניות. בסך הכל הוקמו 78 מתקני ספורט חדשים. באתר אצטדיון פטרל הם בנו את מתחם הספורט אולימפייסקי, שלא היה לו אז שוויון בעולם, וכעת הוא נותר הבנייה הגדולה ביותר מסוג זה באירופה. ציפוי ייחודי הונח על מסלול האופניים החדש של קרלטסקוי, שאיפשר לאולימפיאדה לקבוע 13 שיאים עולמיים. מלבד מתקני הספורט נבנו הכפר האולימפי, מתחם המלונות קוסמוס, הטרמינל השני של שדה התעופה הבינלאומי שרמטיבו, מרכז העיתונות האולימפי בשדרות זובובסקי ומתקנים נוספים.
בנוסף למוסקבה, משחקי הקיץ משנת 1980 לקחו חלק במיתישצ'י, אזור מוסקבה וארבע ערים אחרות בברית המועצות. תחרויות יריות נערכו במיתישצ'י, תחרויות שיט נערכו בטאלין, והתקיימו משחקי טורנירי כדורגל אולימפיים מקדימים באצטדיונים במינסק, קייב ולנינגרד.
טקס הפתיחה של האולימפיאדה במוסקבה התקיים ב- 19 ביולי 1980, והמשחקים הסתיימו ב- 3 באוגוסט. בשל החרם הרשמי על משחקים מסיבות פוליטיות מצד כמה עשרות מדינות, מספר הספורטאים שהשתתפו בו (כ -5, 200) התברר פחות מהצפוי. במשחקי הקיץ XXII, נערכו 203 מערכות פרסים, נקבעו 36 שיאים עולמיים ו -74.
