艺术体操运动员的表演伴有背景音乐，她们的得分由艺术表现力和手持器械完成高难度动作的执行力决定。这项运动的独特之处在于需要将音乐诠释和冒险相结合。比赛过程中运动员经常会将器械抛向空中数米，到一个眼睛看不到高度。之后在器械下落过程中运动员会在地面上完成跳跃、旋转或体操常规动作，待器械落下之时再将其接住。艺术体操运动员是力量出众，速度、技巧和灵活性兼备的运动员，同时也是深谙艺术并能够将其充分表达出来的艺术家。
对于艺术体操的起源一直有争夺，一种观点认为艺术体操可以追溯到古埃时期，当时的人们对于美学非常推崇。但事实上它起源于19世纪和20世纪初出现的运动美学理念。首届艺术体操世锦赛于1963年在匈牙利举行，同年艺术体操成为国际体操联合会竞赛项目。
艺术体操入围奥运会竞赛项目是在1984年的洛杉矶奥运会上，之后1996年亚特兰大奥运会增设团体项目。从那时起，该项目在世界范围内的欢迎程度日渐高涨。
个人赛运动员需要表演四次，每次使用不同的器械，每种器械只能使用一次。每次表演时长需在75秒至90秒之间。在团体赛中，五名体操运动员组成的团体需表演两次，每次需同时使用多种器械。每次表演时长需在2分15秒到2分30秒之间。超过或低于规定时间会导致每秒钟0.05分的扣分。
表演过程中音乐扮演着重要角色，确定表演风格的同时表达情绪，渲染氛围。团体赛中人声伴唱的背景音乐只可以使用一次，个人赛则可以使用两次。
带操运动员必须通过手腕的持续运动来挥舞6米长的缎带，使其在空中流畅飞舞，画出美妙的弧圈，缎带接触地板或打结时会被扣分；圈操的圈由塑料或木材制成，表演者可以将它抛向空中再接住，或令其在身体和地板上滚动，或在手或身体部位上旋转。圈在空中的任何震动都会导致扣分。
球操表演中比起动态动作，更加强调优雅和情绪的表达。除了抛球和接球外，运动员还可以通过优雅、流畅的姿势让球沿着手臂或背部滚动。
艺术体操运动员还会使用到两支40至50厘米长的体操棒，每个体操棒重150克。完成复杂动作时，精确度和协调是最重要的。比如将一支棒抛向空中的同时另一只手旋转另一支棒。体操棒落地会导致扣分。
2016年里约奥运会艺术体操个人全能赛中，俄罗斯运动员玛格丽特·玛蒙在与队友扬娜·库德雅芙塞娃经过一番激烈争夺后以微弱优势摘得金牌。扬娜·库德雅芙塞娃虽然前面一直保持领先，但是在棒赛中结束动作时掉棒。最终这个失误给了玛蒙反超的机会并一举夺冠。