La città di Castel San Pietro Terme si è dotata nel tempo di ampi spazi di verde attrezzati per le differenti attività, parchi attrezzati per il tempo libero e le passeggiate e qualificate attrezzature sportive per la pratica di innumerevoli discipline sportive. Lo sport è uno dei fiori all'occhiello della città; l'elevata qualità della vita per cittadini e turisti costituisce infatti un elemento importante per lo sviluppo di Castel San Pietro Terme, nonché uno degli elevati standard qualitativi che contribuiscono a certificarla Cittaslow.

Lungo il viale delle Terme è disponibile il vasto e ricco parco Casatorre con i suoi numerosi impianti sportivi, tra cui il palasport Roberto Ferrari, la piscina, il bocciodromo, i campi da tennis, i campi da calcio e calcio a 5, da rugby, il campo da basket all’aperto Luca Grilli. Nel Viale delle Terme si trova il golf club "Le Fonti", dotato di 18 buche in 60 ettari di prato. Dal 2007 è stato accreditato dalla Federazione italiana golf come Centro tecnico femminile.
Vi sono poi: i campi da calcio Scania (nel capoluogo), Molino Nuovo, Gallo Bolognese, Osteria Grande, Poggio Grande; il bocciodromo di Osteria Grande; le piste polivalenti Scania (nel capoluogo), Poggio Grande, Bertella, Osteria Grande e della Madonna del Lato (a Montecalderaro); i campi da tennis di Osteria Grande; il campo da cross Caivanella via Tanari; i campi da basket dei quartieri Bertella e Scania; numerose palestre.

Diverse personalità famose nel mondo dello sport sono legate a Castel San Pietro Terme: il calciatore Edmondo Fabbri, il motociclista Loris Capirossi, l’allenatore di basket Demis Cavina, il lottatore olimpico Andrea Minguzzi, il maestro internazionale di Taekwondo 5° dan Cristian Brusa, la ginnasta olimpica Carlotta Giovannini e le nuotatrici Ilaria Bianchi ed Alessia Polieri.

Di Castel San Pietro è anche Onda Solare, la macchina ad energia solare ideata da Mauro Sassatelli, decima a livello mondiale nella competizione World Solar Challenge.