Станция открыта 15 сентября 1997 года в составе участка «Садовая» — «Чкаловская». Название связано с близостью двух крупных спортивных объектов — стадиона «Петровский» и дворца спорта «Юбилейный». До ввода в эксплуатацию участка «Достоевская» — «Спасская» 7 марта 2009 года вместе со всеми станциями от станции "Садовая" до станции "Комендантский Проспект" входила в состав Правобережной линии.

Станция не имеет наземного павильона. Вход в подуличный вестибюль осуществляется через подземный переход с увеличенным холлом, расположенный на Петроградской стороне, на пересечении Большого проспекта и проспекта Добролюбова. Вестибюль оформлен в спортивной тематике. Над эскалаторным наклоном потолок украшен плитами белого цвета с круглым рисунком. Над турникетами и кассами применен тот же приём, как и на станции «Гражданский проспект»: под потолком установлена металлическая решётка и при подсветке потолка создаётся иллюзия окна в небо. Балконы по обе стороны от эскалаторного подъёма освещены офисными светильниками.

"Спортивная" — двухъярусная пересадочная односводчатая станция глубокого заложения (глубина — 64 метра). Подобная конструкция станции применена впервые на территории бывшего СССР. Из одного яруса на другой выводят шесть малых эскалаторов, объединённых в две группы по три эскалатора. Из-за малого пассажиропотока работает только одна группа — в основном, ближняя к выходу. Дальняя группа используется только при проведении профилактических работ на первой.

Архитектура станции «Спортивная» продолжает традиции метрополитена первой очереди, представляя собой синтез монументальной живописи, скульптуры и архитектуры. Так, размещённое над эскалатором наклонного хода в заглубленном под землю вестибюле мозаичное панно «Олимпийский огонь» и медальоны на стенах сомасштабны кессонированному подсвеченному потолку и боковым «греческим» светильникам, освещающим потолок над эскалаторами. В торцевой стене верхнего яруса станции также расположен текст «Ода Спорту», каждая строчка оды начинается со слов «О спорт, ты…» и заканчивается словами «наслаждение», «зодчий», «справедливость», «вызов», «благородство», «радость», «плодотворность», «прогресс», «мир». Также имеются вставки на путевых стенах нижнего яруса, отражающие олимпийскую тематику времён античности. Над путями верхнего яруса установлены навесные светильники, имитирующие олимпийские факелы. Однако, весь проект станции окончательно выполнен не был. В проекте предлагалось разместить на светильниках-торшерах три скульптурных навершия — пластичные, лёгкие античные фигуры, выполненные методом гальваники или выколотки из меди. Скульптуры на светильниках установлены не были, а в южной части станции не были установлены и вообще сами светильники, для них выполнены только заделы. По замыслу архитекторов, в сочетании с мозаичным панно и вставками они придали бы станции определённую уникальность и способствовали ансамблевому восприятию всего комплекса, интерьер которого пропагандирует здоровый образ жизни.