Lo Stadio Olimpico, inizialmente chiamato Stadio dei Cipressi, fu ideato nel 1927 su progetto di Enrico Del Debbio ed inaugurato, solo fino al primo anello, nel 1932; nel 1937 Luigi Moretti riprese i lavori del complesso sportivo che avrebbe ospitato i giochi durante il periodo fascista. Durante la guerra fu abbandonato e venne utilizzato come autoparco delle truppe alleate fino al 1949 quando il CONI, suo proprietario, affidò il progetto di completamento al progettista Annibale Vitellozzi che lo ultimò nel 1953. Dopo la riapertura era noto come Stadio dei Centomila, vista la sua capienza, ma fu ribattezzato Stadio Olimpico quando, nel 1960, vennero assegnati a Roma i giochi della XVII Olimpiade.
Lo Stadio ebbe un altro grande cambiamento intorno alla fine del secolo, in vista del Campionato mondiale di calcio del 1990, quando furono previsti radicali interventi di ristrutturazione. I lavori vennero affidati ad una squadra di progettisti composta da: Annibale Vitellozzi, progettista originario; l’architetto Maurizio Clerici; l’ing. Paolo Teresi e l’ing. Antonio Michetti per quanto riguarda le strutture.
Tra il 1987 e il 1990 il piano di intervento subì molte modifiche e per questo anche la lievitazione dei costi. L’impianto fu quasi interamente demolito e ricostruito in cemento armato, ad eccezione della tribuna Tevere che venne ampliata con ulteriori gradinate. Il cambiamento più sostanziale comprendeva la copertura di tutti i settori dello stadio con l’utilizzo di una tensostruttura bianca in fibra di vetro spalmata con PTFE (Il politetrafluoroetilene è una materia plastica liscia al tatto e resistente alle alte temperature), prodotta da Montefluos.
Il progetto della copertura fu affidato allo studio Majowiecki ed è costituito essenzialmente da: un’orditura radiale di tensostrutture piane, composte da funi portanti e funi stabilizzanti collegate tra loro da un sistema ad andamento quasi parallelo e ordinate rispetto ai centri in direzione radiale; le funi, sia portanti che stabilizzanti, sono ancorate esternamente ad un anello reticolare spaziale a configurazione circolare; un anello interno policentrico di contrasto, con la funzione di equilibrare gli sforzi orizzontali trasmessi dalle funi senso radiali grazie ad un sistema chiuso; un sistema d’ancoraggio esterno anulare policentrico reticolare spaziale.
Tra il 2007 e il 2008 l’interno dello Stadio venne ristrutturato, con miglioramenti anche riguardanti la sicurezza. L’adeguamento alle norme UEFA prevedeva il rifacimento di spogliatoi, sala stampa e servizi igienici; la sostituzione dei seggiolini, precedentemente senza schienale; la rimozione parziale delle barriere in plexiglas tra spalti e campo di gioco; l’arretramento delle panchine e l’installazione di maxischermi. Con questi lavori la capienza della struttura passò da 82 922 posti agli attuali 73 661.