Стадион был официально открыт 12 июня 1934 года, реконструирован в 1939 году, разрушен в ходе Великой Отечественной войны. Новый стадион построен в 1947—1954 г.г. (архитекторы Н. Д. Колли, В. Вольфензон, Н. Шмидт, М. П. Парусников, С. Х. Сатунц, Е. Шаркова). Принадлежал Минскому областному совету физкультурно-спортивного общества "Динамо".

В 1978—1980 годах в рамках подготовки к матчам футбольного турнира летних Олимпийских игр 1980 года стадион подвергся значительной реконструкции. Территория стадиона была расширена и огорожена новым забором с символикой Олимпиады-80. Была построена современная центральная трибуна. Установлены новые большие осветительные мачты с мощными прожекторами, новое футбольное табло, а также факельная чаша для олимпийского огня.

Во второй половине июля 1980 года на стадионе состоялись 7 матчей олимпийского футбольного турнира, в том числе четвертьфинал.

В 1999 году была проведена реконструкция, в ходе которой скамеечные места заменили на сиденья; вместимость уменьшилась с 50 000 до 34 000.

В сезонах 2008/09, 2011/12 и 2012/13 борисовский клуб БАТЭ использовал стадион "Динамо" в качестве домашней арены во время игр группового этапа Лиги чемпионов. Этот стадион также многие годы являлся постоянной футбольной ареной национальной сборной страны.

В 2012 году началась реконструкция, в результате которой вместимость трибун была рассчитана на 22 246 зрителей.

Обновленный стадион открылся в июне 2018 года. Национальный Олимпийский стадион "Динамо" является домашним полем для футбольного клуба "Динамо-Минск" и национальной сборной Беларуси.