Het Olympiastadion, met een capaciteit van 100.000 toeschouwers, werd in de periode 1934–1936 gebouwd onder architectuur van Werner March. Het bouwwerk is voor ongeveer de helft ingegraven, zodat alleen de bovenste ring bovengronds is gebleven en zichtbaar is. De pilaren rondom zijn eigenlijk ranke jugendstil-pilaren, maar op advies van Albert Speer zijn deze omgeven door massieve sierlijsten om het stadion een bombastische Nazi-uitstraling te geven. Het stadion werd geopend op 1 augustus 1936, tegelijk met de Olympische Spelen.

In maart 1945, tegen het einde van WO II, vonden nabij het stadion duizenden jongens van de Hitlerjugend de dood toen zij, als laatste reserves, met een bestorming ('Volkssturm') de Russische tanks moesten bestrijden, die reeds vanuit het westen het sportveld hadden bezet.

In 1974 werd het stadion voor het Wereldkampioenschap voetbal gedeeltelijk overdekt. In 2004 is een renovatie afgerond voor het Wereldkampioenschap voetbal 2006, uitgevoerd door architekten Gerkan, Marg en partners. Hierbij werd het veld enkele rijen verder verdiept aangelegd, waardoor het publiek relatief dicht op het veld zit, terwijl de atletiekbaan is behouden. Bij deze renovatie is veel monumentaals van het stadion behouden. Veel natuursteen werd slechts gezandstraald, waardoor circa driekwart van het oude bouwwerk behouden kon blijven. Opvallende kenmerken zijn nu het dak, dat alle zitplaatsen overdekt zijn, en de felblauwe atletiekbaan (alhoewel de kleur niet in goede aarde viel bij Monumentenzorg). Het stadion heeft nu 75.000 plaatsen.

Het stadion is in 2004 feestelijk geopend met een reeks concerten. Sinds 1937 vindt er, met onderbrekingen, het Internationale Stadionfest Berlin (ISTAF) plaats, een IAAF Golden League-wedstrijd. In 2009 zijn de Wereldkampioenschappen atletiek hier. En zoals in vele moderne Duitse stadions wordt het stadion gedeeld met een American Football-ploeg, in dit geval de Berlin Thunder, voor de NFL Europe. Sinds 1963, het begin van betaald voetbal in Duitsland, speelt Hertha BSC Berlin hier haar Bundesliga wedstrijden, omdat Die Plumpe (het stadion aan de Gesundbrunnen) niet voldeed. Ook worden hier de finales van de DFB-Pokal gespeeld van zowel het mannen- als het vrouwentoernooi, plus de nodige interlands. Op 9 juli 2006 heeft hier de finale van het Wereldkampioenschap voetbal plaatsgevonden.