Dem DOSB sind 66 Spitzenverbände angeschlossen, von denen 38 Fachverbände olympische Sportarten und 28 nichtolympische Sportarten vertreten. Bei der Mitgliederversammlung 2018 wurde Special Olympics Deutschland (SOD) in den Verbund der nichtolympischen Verbände aufgenommen. Bisher gehörte der SOD zu den Verbänden mit besonderen Aufgaben. Der Bundesfachverband für Kickboxen (Wako Deutschland) erhielt die internationale Anerkennung durch das IOC und gehört ebenfalls zu den nichtolympischen Verbänden. Seit dem 1. Januar 2020 gehört auch der Deutsche Tanzsportverband zur olympischen Familie, denn die Sportart Breaking wurde in das Wettkampfprogramm der Olympischen Spiele 2024 in Paris aufgenommen. Bei der Mitgliederversammlung in Weimar 2021 wurden der Deutsche Karate Verband und der Deutsche Baseball und Softball Verband wieder den nichtolympischen Verbänden zugeordnet. Zurzeit gibt es unter dem Dach des DOSB folglich 28 nichtolympische Sportverbände.
Die Athletinnen und Athleten der olympischen Sportarten (Winter wie Sommer) stimmen alternierend alle vier Jahre ihre Traingingssteuerung auf den absoluten Höhepunkt "Olympische Spiele" ab. Die Spitzensportler/innen in den nicholympischen Sportarten haben das Ziel, bei den ebenfalls alle vier Jahre stattfindenden "World Games" dabei zu sein.
