Al sinds het prille begin is Porsche vrijwel synoniem voor de autosport, waarin het merk meer dan 30.000 overwinningen behaalde. Al een maand nadat de eerste Porsche, de 356 met nummer 1, gebouwd was, volgde de eerste klassezege tijdens een race in Innsbruck. In 1951 won een 356 voor het eerst zijn klasse in Le Mans. Porsche behaalde de eerste algehele overwinning in Le Mans in 1970. Een jaar later zorgde Gijs van Lennep met de legendarische Porsche 917 voor een Nederlandse Porsche overwinning in Le Mans met een afstandsrecord dat tot 2010 stand zou houden. Ook in 1976 schreef Van Lennep met een Porsche de 24 Uur van Le Mans op zijn naam. Tussen 1970 en 1998 won Porsche 16 keer de beroemde 24-uursrace, vaker dan welk ander merk ook.
In 2014 keert Porsche terug op het hoogste niveau van de lange-afstandsracerij. Met een tweetal prototypes, voorzien van geavanceerde hybride-technologie, neemt Porsche deel aan het FIA World Endurance Championship (WEC), met de 24 Uur van Le Mans als onbetwist hoogtepunt. Als coureurs staan de Duitser Timo Bernhard, de Fransman Romain Dumas, de Zwitser Neel Jani en de Australische oud-Formule 1-rijder Mark Webber vast.
Als onbetwist icoon onder de sportwagens neemt de Porsche 911 bij de sportieve activiteiten van het merk uiteraard een belangrijke plaats in. Niet voor niets komt ongeveer twee derde van alle Porsche overwinningen in de autosport voor rekening van de 911. De Porsche Mobil 1 Supercup geldt als de meest prestigieuze merkenraceklasse ter wereld en wordt verreden in het voorprogramma van vele Formule 1-Grands Prix. Daarnaast zijn er in vele landen over de hele wereld nationale Porsche Carrera Cups en Porsche GT3 Cup Challenges. In 2013 werd ook in de Benelux een officiële Porsche GT3 Cup Challenge in het leven geroepen, ondersteund door Pon Porsche Import en de Belgische Porsche importeur D’Ieteren.
Naast de diverse merkencups worden Porsches ook door privéteams ingezet tijdens de meest uiteenlopende GT- en sportwagenkampioenschappen en individuele races over de hele wereld.
