Helsingin olympiastadion on alunperin valmistunut vuonna 1938 vuonna 1940 järjestettyjä Helsingin olympiakisoja varten. Toinen maailmansota esti kuitenkin kisojen järjestämisen, joten Helsinki isännöi kisat vasta vuonna 1952. Sen jälkeen se on toiminut pääasiassa yleisurheilu- ja jalkapallo-otteluiden järjestämiseen. Stadionrakennuksen tyylisuunta on puhdaslinjaista funktionalismia, jonka takana ovat suunnittelukilpailun voittaneet arkkitehdit Toivo Jäntti ja Yrjö Lindegren.
Rakenusta on remontoitu ja laajennettu koko sen historian ajan. Itäkatsomon rakennus valmistui vasta vuonna 1939, ja stadionin nykymuoto on peräisin jo vuodelta 1955, jolloin valmistuivat toimistotilat ja ulkoseinän puupanelointi. Suurin korjaushanke on tehty yleisurheilun EM-kisoja varten vuonna 1994, jolloin betonirakenteet uusittiin perusteellisesti. Itäkatsomo sai katoksen vuonna 2005, joka olikin hyvä, sillä sateinen sää järjesti vuoden 2005 yleisurheilun MM-kisoja. Tällä hetkellä stadion ei ole käytössä peruskorjauksen vuoksi. Vuonna 2016 alkaneen korjausurakan on tarkoitus valmistua vuonna 2019, ja se maksaa arviolta 219 miljoonaa euroa, joka jakaantuu tasan valtion ja Helsingin kaupungin välille. Hankkeeseen kuuluu katsomoiden osittainen kattaminen, penkkien vaihto kuppi-istuimiksi ja sisätilojen uusiminen. Lisäksi rakennuksen alle tulee uusia liikuntatiloja yhteensä 20 000 neliötä, kuten palloi
luhalli ja voimailusali. Ravintolatilaa tulee moninkertaisesti lisää.
Kapasiteetiltaan 39 784 katsojan stadion on ollut suojeltu rakennus vuodesta 2006 lähtien. Olympialaisten aikaan katsomo veti väliaikaisesti 70 000 katsojaa. Yleisurheilu on stadionin suurin käyttäjä, ja stadion on esimerkiksi isännöinyt lajin MM-kisat vuosina 1983 sekä 2005, EM-kisat vuosina 1971, 1994 sekä 2012 ja säännöllisesti Suomi-Ruotsi maaottelut joka toinen vuosi. Jalkapallon osalta stadion toimii kotikenttänä Suomen jalkapallomaajoukkueelle jo sen avaamisesta asti. Stadionilla on järjestetty lisäksi EM-kisat naisten jalkapallossa vuonna 2009. Vakiintuneita tapahtumia ovat olleet mm. Mestaruusliigan, Suomen Cupin, Veikkausliigan ja eurocupien ottelut. Lisäksi stadionin tiloissa on toiminut mm. sisäliikuntatiloja, kamppailusaleja ja vuonna 2015 suljettu retkeilymaja. Stadion Hostel ja Suomen urheilumuseo toimivat tiloissa edelleen.
Stadionia hallinnoi Stadion-säätiö, jonka toimintaa ohjaavat Opetus- ja kulttuuriministeriö, Helsingin kaupunki sekä tärkeät urheilujärjestöt, jotka kaikki ovat myös säätiön perustajajäseniä. Säätiö on perustettu jo vuoden 1927 joulukuussa ajamaan Helsinkiin stadionin rakentamista, jotta kaupunki voisi anoa järjestettäväkseen olympiakisoja. Innoittajana tähän toimivat Tukholmassa järjestyt vuoden 2012 olympialaiset ja niissä saavutettu kisamenestys. Nykyisin säätiön päätehtävänä on Olympiastadionin rak
ennuksesta huolehtiminen ja toiminnan kokonaisvaltainen kehittäminen. Säätion ensimmäisenä puheenjohtajana toimi kuuluisa urheilujohtaja Erik von Frenckell aina vuoteen 1977 asti, ja nykyisin kunniatehtävää hoitaa Eero Heinäluoma.
Yleisurheilu ja jalkapallo eivät ole ainoita lajeja, joiden kilpailuja on järjestetty stadionilla. Ensimmäiset jääpallon maailmanmestaruuskisat pelattiin Suomen, Ruotsin ja Neuvostoliiton välillä vuonna 1957. Neuvostoliitto voitti ja Suomi sai hopeaa. Maiden välistä ottelua seurasi yli 14 000 katsojan yleisö. Stadion on isännöinyt pikaluistelun MM-kisoja vuonna 1958. Yksi merkittävimmistä tapahtumista oli Olli Mäen ja Davey Mooren välinen ammattilaisnyrkkeilyn MM-titteliottelu yli 23 000 silmäparin edessä vuonna 1962. Urheilutapahtumien lisäksi Helsingin olympiastadion on toiminut areenana suurkonserteille ja muille massatapahtumille. Rolling Stones on esiintynyt stadionilla ahkerasti – Rollarit on nähty vuosina 1970, 1995, 1998, 2003 ja 2007. Ensimmäinen suomalaisen artistin keikka pidettiin kuitenkin vasta vuonna 2014, jolloin Cheek esiintyi kahtena päivänä yli 80 000 henkilön yleisölle.
Olympiastadionilla on rikottu myös ennätyksiä, joista ensimmäinen on yllättäen yleisöennätys olympiakisojen avajaispäivänä, jolloin katsomossa oli 70 435 henkilön yleisö. Heti samana vuonna rikottiin myös maailmanennätys 10 000 metrin juoksussa, jossa Taisto Mäki alitti puolen tunnin rajan.