เรือใบเป็นกีฬาที่พระบาทสมเด็จพระปรมินทรมหาภูมิพลอดุลยเดชโปรดเป็นพิเศษ พระองค์ทรงเป็นตัวแทนของประเทศไทยลงแข่งเรือใบในกีฬาแหลมทองครั้งที่ 4 ระหว่างวันที่ 9-16 ธันวาคม พ.ศ. 2510 ที่ประเทศไทยเป็นเจ้าภาพ โดยทรงเข้าค่ายฝึกซ้อมตามโปรแกรมการฝึกซ้อม และทรงได้รับเบี้ยเลี้ยงในฐานะนักกีฬา เช่นเดียวกับนักกีฬาคนอื่น ๆ ในที่สุด ด้วยพระปรีชาสามารถ พระองค์ทรงชนะเลิศเหรียญทอง และทรงได้รับการทูลเกล้าฯ ถวายรางวัลเหรียญทอง จากสมเด็จพระนางเจ้าสิริกิติ์ พระบรมราชินีนาถ เมื่อวันที่ 16 ธันวาคม พ.ศ. 2510 ท่ามกลางความปลื้มปีติของพสกนิกรชาวไทยทั้งประเทศ และเป็นที่ประจักษ์แก่ชนทั่วโลกทำให้พระอัจฉริยภาพทางกีฬาเรือใบของพระองค์ที่ยอมรับกันทั่วโลก พระองค์ยังได้ทรงออกแบบและประดิษฐ์เรือใบยามว่างออกมาหลายรุ่น พระองค์พระราชทานนามเรือใบประเภทม็อธ (Moth) ที่ทรงสร้างขึ้นว่า เรือใบมด เรือใบซูเปอร์มด และ เรือใบไมโครมด ถึงแม้ว่าเรือใบลำสุดท้ายที่พระองค์ทรงต่อคือ เรือโม้ค (Moke) เมื่อ 17 พฤศจิกายน พ.ศ. 2510 เรือใบซูเปอร์มดยังถูกใช้แข่งขันในระดับนานาชาติที่จัดในประเทศไทยหลายครั้ง ครั้งสุดท้ายคือเมื่อ พ.ศ. 2528 ในกีฬาซีเกมส์ครั้งที่ 13

นอกเหนือจากกีฬาเรือใบแล้ว ยังทรงเล่นกีฬาประเภทอื่น ๆ เช่น แบดมินตัน เทนนิส ยิงปืน เป็นต้นไป