Die Mitgliederversammlung ist das oberste Beschlussorgan des DOSB. Ihr gehören die Delegierten der Mitgliedsorganisationen, die deutschen IOC-Mitglieder, die Persönlichen Mitglieder, die Mitglieder des Präsidiums sowie ein weiteres Mitglied der Athletenkommission neben dem/der Athletenvertreter/in im Präsidium mit Stimmrecht an. Außerdem zählen zu ihnen die Ehrenpräsidenten/innen und Ehrenmitglieder, Mitglieder der Athletenkommission, die Mitglieder des Vorstands, die Mitglieder der Beiräte sowie die Mitglieder des Vorstands der Deutschen Sportjugend.

Die Mitgliederversammlung entscheidet in grundsätzlichen Angelegenheiten, die die Sportorganisation oder die Sportpolitik betreffen. Sie entscheidet über die Bewerbung um die Ausrichtung Olympischer Spiele, nimmt die Berichte des Präsidiums und des Vorstands sowie den Bericht über den Stand der Umsetzung der Gleichstellung sowie weiterer Berichte entgegen. Sie verabsciedet den Wirtschaftsplan und die Jahresrechnung, entlastet das Präsidium und den Vorstand und stimmt über die Änderung der Satzung, der Finanzordnung sowie anderer Ordnungen ab, um nur einige der Aufgaben zu nennen. Detailliert können diese in der Satzung nachgelesen werden.