Seit etwa Ende der 1980er Jahre wird Erythropoetin als Dopingmittel zum Zweck der Leistungssteigerung missbraucht. Vor allem Ausdauersportler profitieren von der Wirkung; durch den erhöhten Anteil an Erythrozyten im Blut steigt allerdings die Gefahr von Blutgerinnseln. Erythropoetin (EPO) (und in der Folge auch alle weiteren Derivate wie zum Beispiel Darbepoetin) steht seit 1990 auf der Dopingliste der internationalen Anti-Doping-Organisation (WADA), der Einsatz ist also im Wettkampfsport verboten. Ein praktikables Nachweisverfahren von nicht körpereigenem EPO kann seit 2000 auch bei Urinproben angewandt werden. Da das Nachweisverfahren jedoch nur innerhalb der ersten vier Tage nach Verabreichung wirksam ist, die leistungssteigernde Wirkung jedoch bis zu 17 Tagen anhält, waren auch die Olympischen Spiele 2000 noch EPO-Spiele,[1] da die Sportler bis zu zehn Tage Zeit hatten, eine signifikante Leistungssteigerung zu erzielen. Das spanische Anti-Dopinglabor, das 1990 bei den Pan-Amerikanischen Spielen in Havanna/Kuba die Dopingkontrollen durchführte und hierbei auch auf EPO testete, konnte zwar bei vielen hoch signifikant erhöhte EPO-Werte nachweisen, konnte diese jedoch nicht als Doping deklarieren, weil noch kein Verfahren bestand, um körpereigenes und -fremdes EPO differenzieren zu können.[2] Dies war erst ab 2000 möglich.
Der Mediziner, Ausdauersportler und Dopingexperte Jürgen Reul unternahm im Sommer 2007 einen weltweit einzigartigen und heftig umstrittenen Selbstversuch. Er fuhr die legendäre Tour-de-France-Etappe nach L’Alpe d’Huez am 21. Juni in ungedoptem Zustand und nochmals am 4. Juli nach einer zweiwöchigen „EPO-Kur“. Ohne die Einnahme von EPO benötigte er für die 21 Serpentinen 70 Minuten, nach erfolgtem EPO-Doping konnte er sich (trotz schlechterer Wetterbedingungen mit Kälte, Regen und Gegenwind) um etwa 5 % auf 66 Minuten verbessern. Reul beschreibt in einem Interview auch die psychische Wirkung der EPO-Einnahme, die in einer (so wörtlich:) „höheren Kampfmoral und unterschwelligen Aggressionen“ bestand.[3] Am 10. September 2012 starb der deutsche Amateur-Mountainbiker Frederik Zierke nachweislich an einer illegalen EPO-Einnahme.[4]