O projeto de trazer os Jogos Olímpicos para São Paulo prevê cinco núcleos na cidade: Anhembi, USP/Villa Lobos, Guarapiranga, Ibirapuera e Água Branca. Com o lema “A Cidade dos Mil Povos”, a administração municipal espera o envolvimento de todas as regiões da capital nas Olimpíadas 2012, que poderá ser realizado entre os dias 4 e 19 de agosto de 2012.
No Núcleo Água Branca ficará a Vila Olímpica, onde serão construídos os alojamentos para cerca de 10,5 mil atletas e seis mil oficiais, representando 199 países. A escolha da Água Branca se deve aos muitos terrenos desocupados, que depois jogos se tornariam um novo pólo habitacional na cidade. No final das Olimpíadas 2012, o local poderia ser usado como um conjunto de 4.388 apartamentos de padrão de classe média.
No bairro, também haverá o Estádio Olímpico, destinado às cerimônias de abertura e encerramento, além das provas de atletismo. O Ginásio Água Branca, que ainda será instalado, ocorrerão as disputas de ginástica e badminton. Na Água Branca, também serão utilizados o Estádio Palestra Itália para as competições de softbol.
O Parlatino, no Memorial da América Latina, situado na Barra Funda, será a sede do Comitê Organizador dos Jogos, que funcionará em nome da América do Sul. A candidatura de São Paulo também prevê a revitalização do sistema hídrico da região metropolitana, com a recuperação inclusive dos rios Pinheiros e Tietê para garantir água limpa à metrópole.
A Secretaria Municipal de Esporte, Lazer e Recreação, informou em nota que esta proposta faz parte do Dossiê de Postulação aos Jogos Olímpicos de 2012, entregue ao presidente do Comitê Olímpico Brasileiro (COB) e recém-eleito presidente da Organização Desportiva Sul-Americana (Odesur), Carlos Arthur Nuzman. A cerimônia aconteceu no teatro, no hall e na choperia do Sesc Pompéia no dia 14 de abril. O ato de entrega contou com a presença do secretário nacional de Esporte, Orlando Silva Júnior, representando o ministro Agnelo Queiroz, do vice-governador, Cláudio Lembo, da prefeita Marta Suplicy, do senador Eduardo Suplicy e de autoridades governamentais, legislativas, esportivas e empresariais, somando mil pessoas presentes.
Neste momento, São Paulo é considerada cidade postulante à sede dos Jogos, pois disputa com o Rio de Janeiro. O COB escolherá a candidata do Brasil para a etapa internacional em votação secreta durante assembléia geral em 7 de julho. Ao passar para a fase internacional, a cidade será considerada aspirante à sede. A escolha definitiva da sede ocorrerá em julho de 2005 no Comitê Olímpico Internacional.
As cidades que querem se tornar sede dos Jogos Olímpicos de 2012 são Madri (Espanha), Nova York (Estados Unidos), Moscou (Rússia), Paris (França), Istambul (Turquia), Londres (Inglaterra), Havana (Cuba) e Leipzig (Alemanha).