Au début du XXesiècle, l'entraineur américain Walter Christie met au point une nouvelle technique de départ lors d'un sprint. L'arrivée des courses est indiquée par un fil de laine tendu à 1,20 m du sol.
En 1904: date la première apparition d'un athlète noir aux Jeux olympiques, il s'agit du sprinter américain George Poage. L'apparition de la perche en bambou contribue au nouveau record du monde de l'épreuve, 3,69 m.
En 1921, la Fédération sportive féminine internationale voit le jour. Les premiers Jeux mondiaux féminins, à Monte-Carlo, sont disputés entre cinq pays. Le 1/10e de seconde devient la seule fraction de seconde acceptée pour les records du monde en athlétisme.
En 1924, le nombre de faux départs est limité à deux. Jugée dangereuse, l'utilisation des cordes entre piquets sur la piste d'athlétisme est remplacée par des rubans.
En 1925, les trois commandements lors des départs, « A vos marques », « prêts », « partez », sont adoptés définitivement par la fédération internationale.
1928 voit la première participation olympique des femmes malgré l’opposition de Pierre de Coubertin. Elles disputent le 100 ;m, le 800 m, le relais 4 × 100 m, la hauteur et le lancer du disque. La première règle antidopage fait son apparition. La marche athlétique est définie comme « la progression pas à pas de telle sorte qu’un contact ininterrompu avec le sol soit maintenu ».
Années 1930
En 1930, les starting block remplacent les trous creusés dans la piste. Le chronométrage électrique est rendu officiel.
Depuis 1936, l'athlétisme féminin est régie par l'IAAF.
Les starting-blocks deviennent règlementaires en 1938.
Années 1940
1943 voit l'apparition de la perche en aluminium, aux États-Unis, et en acier léger, en Suède.
Aux Jeux olympiques d'été de 1948, trois nouvelles épreuves féminines font leur apparition, le 200 m, la longueur et le poids. Le XVIe congrès de l'IAAF, les 9 et à Londres rend obligatoire le certificat de féminité et entérine le pentathlon féminin.
1949 voit l'utilisation des premières perches en fibre de verre.
Les Jeux olympiques d'été de 1960 sont retransmis pour la première fois en Eurovision. La fédération Internationale adopte le principe du chronométrage automatique. L'IAAF décide par ailleurs de ne plus homologuer les records réalisés sur des pistes inférieures ou supérieures à 400 m.
En 1964, le 400 m et le pentathlon féminin apparaissent aux Jeux de Tokyo, ainsi que les pistes synthétiques de type «tartan».
Le record du monde du 100 m est inférieur à 10 secondes: Jim Hines fait 9 s 9 aux Jeux de Mexico de 1968.