Huolimatta siitä, että Neuvostoliiton urheilijat voittivat leijonanosan mitaleista kaikissa olympialaisissa 40 vuoden ajan, planeetan suurin urheilufoorumi pidettiin Neuvostoliitossa vain kerran. Tämä tapahtui vuonna 1980, jolloin XXII kesäolympialaisten pelit pidettiin Moskovassa ja useissa muissa Neuvostoliiton kaupungeissa.
Moskova pystyi saamaan oikeuden järjestää kesäolympialaisten foorumin toisen kerran. Ensimmäinen yritys tehtiin vuonna 1970 KOK: n 69. istunnossa, mutta sitten lopullisessa äänestyksessä voitto meni kanadalaiselle Montrealille. On kuitenkin huomionarvoista, että molemmat kanadalaiset kilpailijat äänestyksessä - Moskova ja Los Angeles - tulivat kahden seuraavan olympialaisen pääkaupungeiksi. Moskova nimettiin virallisesti XXII kesäpelien paikaksi vuonna 1974 Wienissä, KOK: n 75. istunnossa.
Pian sen jälkeen, kun Moskova valittiin tulevien olympialaisten pääkaupungiksi, kaupungissa alettiin toteuttaa merkittäviä ohjelmia uusien urheilutilojen rakentamiseksi ja kaupunkien infrastruktuurin uudistamiseksi. Rakennettiin yhteensä 78 uutta liikuntapaikkaa. Burevestnik-stadionille rakennettiin olympialaisten urheilukompleksi, jota ei ollut maailmassa silloin ollut, ja se on edelleen Euroopan suurin tällainen rakennus. Uudelle Krylatskoje-pyörätielle päällystettiin ainutlaatuinen pinnoite, jonka ansiosta olympialaiset pystyttivät 13 maailmanennätystä. Urheilumahdollisuuksien lisäksi rakennettiin olympiakylä, Cosmos-hotellikompleksi, Sheremetyevon kansainvälisen lentokentän toinen terminaali, Zubovsky-bulevardin olympialaisten lehdistökeskus ja muut tilat.
Moskovan lisäksi Mytishchit Moskovan lähellä ja neljä muuta Neuvostoliiton kaupunkia osallistuivat vuoden 1980 kesäpelien kilpailuihin. Ammuntakilpailut pidettiin Mytishchissä, purjehduskilpailut Tallinnassa ja alustavien olympialaisten jalkapalloturnausten ottelut Minskin, Kiovan ja Leningradin stadionilla.
Olympialaisten avajaiset pidettiin Moskovassa 19. heinäkuuta 1980, ja pelit päättyivät 3. elokuuta. Usean kymmenen maan poliittisista syistä pelien virallisen boikotoinnin vuoksi siihen osallistuneiden urheilijoiden määrä (noin 5 200) osoittautui odotettua pienemmäksi. XXII kesäpeleissä pelattiin 203 palkintosarjaa, 36 maailman- ja 74 olympiaennätystä.
