A helyszínkiválasztás legfőbb szempontja az előterjesztés szerint Budapest erőforrásainak és adottságainak maximális kihasználása volt. A főváros központjától 10 km-nél kisebb sugarú körben több, nagy kapacitású, vagy azzá tehető sportlétesítmény mellett kiállító- és rendezvénycsarnokok állnak rendelkezésre. A pályázat egy olyan fővárosi olimpiai szerkezetet céloz meg, amelyben a lehető legtöbb sportág Budapest közigazgatási határain belül van, és jól illeszkedik a jelenlegi, illetve a tervezett városszerkezethez.

A 2024-es olimpián 40 sportág képviselteti magát, a mestertervben hét helyszíncsoportban helyezkedik el 24 versenyhelyszín 31 sportág számára, a városközponttól 10 km-es sugarú körön belül. 50 km-es rádiuszon belül 35 sportág eseményei érhetők el a szurkolóknak.

Az olimpiai nyitó- és a záróünnepség is a következő három évben felépülő Puskás Ferenc Stadionban lenne, amely a labdarúgótornák döntőjének is helyszínt adna. A kosárlabda döntőket a Papp László Budapest Sportarénában rendeznék, míg a két létesítményhez közeli BOK - régi nevén SYMA - csarnokban lennének a tornasportok olimpiai eseményei.

A Városligetben országúti kerékpár, maratoni és gyalogló-, illetve strandröplabda-versenyeket tarthatnak, a Hungexpo Vásárközpontban az asztalitenisz, a cselgáncs, a birkózás, míg a Kincsem Parkban az öttusa eseményei lehetnek. A Népliget adna otthont a tollaslabda, a tékvandó és a gyeplabda, a Ferencváros Stadionban pedig labdarúgás és rögbi versenyeinek, mérkőzéseinek.

A Duna zóna három nagyobb helyszíncsoportja az Olimpiai park, a Margitsziget, illetve az Óbudai-sziget és környéke. Az Olimpiai parkban és környékén atlétika, BMX-kerékpár, szlalom kajak-kenu, vívás, kézilabda, tenisz, evezés, súlyemelés, triatlon, a Margitszigeten vízilabda-selejtezők és íjászat, míg az Óbudai-szigeten pályakerékpár, ökölvívás, illetve a Dagály Úszóarénában úszás, műugrás és szinkronúszás mellett vízilabda-döntőket rendeznének.

Négy önálló budapesti versenyhelyszín is szerepel a pályázatban: labdarúgó selejtezőket a Bozsik Stadionban, lövészetet a Budapest-Nagytétény lőtéren, röplabda-mérkőzéseket az Etele téren, a mountain bike kerékpárversenyeket pedig a Testvérhegyen – nem pedig a Hármashatár-hegyen - rendeznék.

Kilenc vidéki település is szerepel a pályázatban: Balatonudvari golf, Balatonfüredi hosszútávúszó és vitorlázó, Debrecen és Győr labdarúgó és kosárlabda, Miskolc-Diósgyőr és Székesfehérvár csak labdarúgó, Veszprém kézilabda, Szeged gyorsasági kajak-kenu, Üllő pedig lovagló-versenyeknek adna otthont.

Budapest mellett Párizs és Los Angeles pályázik a rendezésre, a NOB szeptemberben dönt a 2024-es házigazdáról.