Công tác an ninh tại Thế vận hội được nước chủ nhà Nga đặt trong tình trạng cao nhất. Bất cứ ai tới Sochi trong dịp Olympic mùa Đông 2014 đều phải thông qua sự kiểm soát an ninh liên bang.
Theo cơ quan an ninh Nga, trong suốt thời gian diễn ra Thế vận hội, tất cả các phương tiện đều bị cấm qua lại trên những con đường đi qua dãy núi Caucasus, từ Biển Đen tiến vào thành phố, hay các khu biên giới Abkhazia thuộc Georgia tới Sochi.
Khách du lịch muốn lái xe tới Sochi chỉ có lựa chọn duy nhất là đi theo một con đường có điểm đến là trạm kiểm soát an ninh bê tông tại Magri đặt dưới sự kiểm soát của cơ quan an ninh nội vụ Nga FSB. Địa điểm này cách Sochi gần 100km. Vì lý do an ninh, trong suốt kỳ Olympic mùa đông chỉ một số phương tiện đã đăng ký được phép vào Sochi và buộc phải qua trạm kiểm tra an ninh đó. Tại đây, tất cả đều được cảnh sát cùng những chú chó nghiệp vụ kiểm tra kỹ lưỡng.
Khu thi đấu các môn liên quan đến nước diễn ra tại Olympic Park dọc bờ biển được giám sát bằng các tàu hải quân Nga. Hàng chục máy bay không người lái thường xuyên bay vòng quanh Olympic Park để phát hiện những dấu hiệu khả nghi. Dọc con đường kết nối giữa hai địa điểm thi đấu Olympic Park và Krasnaya Polyana (nơi diễn ra các môn trượt tuyết của Thế vận hội) luôn có những đồn kiểm soát hai bên đường. Con đường cũ dẫn lên thung lũng đã được quân đội kiểm soát, từ đây lực lượng an ninh cũng có thể quan sát con đường mới và đường sắt vừa xây dựng cho Olympic.
Nhà ga, sân bay đều nằm dưới sự kiểm soát an ninh cao hơn bình thường với hàng trăm camera an ninh. Tổng số camera giám sát toàn thành phố suốt ngày đêm lên tới 1.400 chiếc. Nga còn giám sát từ vũ trụ nhờ hệ thống vệ tinh theo dõi và bay lượn. Mọi cửa ngõ ra vào Sochi đều được lực lượng an ninh kiểm tra gắt gao, giao thông hàng hải trên Biển Đen cũng bị hạn chế.
Thành phố Sochi chỉ có 350.000 dân đã trở thành một pháo đài thực sự sau khi gần 40.000 cảnh sát được triển khai tại đây trong suốt thời gian diễn ra Thế vận hội. Lực lượng an ninh cũng đã được triển khai trên trục đường dài khoảng 50km nối các điểm thi đấu của Thế vận hội từ bờ biển đến núi cao. Trên các chuyến tầu đi tới những địa điểm thi đấu của Thế vận hội, cảnh sát và nhân viên an ninh đường sắt tuần tra trên từng km. Các đơn vị đặc biệt của Bộ Nội vụ Nga thuộc OMON (đơn vị đặc nhiệm thành lập năm 1979 để bảo vệ Olympic 1980) cũng được tung vào cuộc.
Cùng với sự nỗ lực của an ninh Nga, các tổ chức quốc tế cũng như các quốc gia mạnh khác tích cực hỗ trợ cho công tác đảm bảo an ninh tại Olympic Sochi. Tổng thống Mỹ Barack Obama đã đề nghị thu thập mọi thông tin về an ninh tại Olympic Sochi, yêu cầu tiếp tục hợp tác chặt chẽ với Nga và các đối tác khác để xem xét cẩn trọng mọi thông tin có thể ảnh hưởng đến an ninh của Thế vận hội Sochi, đồng thời nhấn mạnh Nga cần có trách nhiệm bảo vệ an ninh tại Thế vận hội này.
Nhằm hỗ trợ Nga đảm bảo an ninh cho Thế vận hội mùa đông Sochi, Mỹ đã điều 2 tàu chiến tới Biển Đen tham gia bảo vệ an ninh cho Thế vận hội mua đông Sochi, đó là tàu chỉ huy của Hạm đội 6 USS Mount Whitney (LCC-20) và khinh hạm USS Taylor (FFG-50) cùng hơn 600 thủy quân lục chiến đã vượt qua các eo biển Dardanelles và Bosporus tới Biển Đen để tăng cường an ninh cho khu vực này.
Bên cạnh đó, Tổng Thư ký Liên hợp quốc Ban Ki-moon và Bộ Ngoại giao Nga đã kêu gọi ngừng mọi cuộc xung đột vũ trang trên toàn thế giới trong thời gian diễn ra Olympic Mùa Đông Sochi 2014, thực hiện thỏa thuận “ngừng bắn Olympic” theo Hiến chương của Liên hợp quốc.
A.T