Первый стадион футбольной команды московского спортивного общества «Динамо» открылся в 1923 году на пустыре в Орлово-Давыдовском переулке, возле детской больницы св. Ольги. Силами энтузиастов и членов спортивного общества было оборудовано футбольное поле, окруженное 3 рядами скамеек, организованы несколько спортивных площадок и построено небольшое здание с раздевалками и складом спортинвентаря. В мае 1924 года находившееся там же бывшее здание морга было переделано для размещения раздевалок с горячим душем. С ростом популярности команды и увеличением числа болельщиков остро встала необходимость в более просторном стадионе. Два года ушло на сбор денег для строительных работ: при спортивном обществе «Динамо» были организованы артели и предприятия по выпуску спортивных товаров, развернуто производство в мастерских при бывших коммунах беспризорников. В 1926 году после долгих споров руководство общества выбрало место для нового стадиона — участок на пересечении Московской и Театральной аллей Петровского парка.
Проект стадиона «Динамо» подготовили архитекторы Л.З. Чериковер и А.Я. Лангма н. Сначала многое в ходе начавшихся строительных работ делалось силами динамовской и городской молодёжи, выходившей работать по выходным дням. В 1927 году на правительственном уровне было принято решение о чествовании 10-летия советской власти проведением Всесоюзной спартакиады, и строительство стадиона стало задачей государственной важности.
К открытию Всесоюзной спартакиады были возведены 3 бетонные трибуны высотой 16 метров на 25 тысяч мест: прямые северная и южная трибуны и полукруглая западная, где располагался главный вход, в плане они напоминали вытянутую полукруглую подкову. Под трибунами располагались спортивные залы для гимнастики, бокса и борьбы, 2 тира, раздевалки и душевые, кабинеты врачей, служебные помещения. К востоку от стадиона на территории Петровского парка находилось запасное футбольное поле, баскетбольные и городошные площадки, летние теннисные корты.
17 августа 1928 года стадион был официально открыт футбольным матчем между сборными Белорусской ССР и рабочих клубов Швейцарии. Именно тогда страна узнала незабываемого Вадима Синявского, в будущем — знаменитого спортивного комментатора, имя которого навсегда связано со стадионом «Динамо»: «Говорит и показывает Москва! Наш микрофон установлен на московском стадионе “Динамо”...». 17 августа 1928 года Вадим Синявский провёл свой первый радиорепортаж.
В 1934–1936 годах стадион был реконструирован: построена восточная трибуна, которая «замкнула» подковообразный полукруг трибун, после углубления футбольного поля на 3 метра обустроен нижний ярус, что увеличило общее число мест до 53,5 тысяч. К 1938 году в Петровском парке открылись малый стадион на 10 тысяч зрителей, новые теннисные корты, с которыми общая площадь стадиона увеличилась с 22 до 36 гектаров. 29 мая 1936 года на стадионе «Динамо» состоялся первый матч первого футбольного чемпионата страны, в августе того же года здесь проходил первый финал Кубка страны по футболу.
Стадион был также местом проведения митингов, собраний, парадов. Здесь выступали известные политические деятели, писатель А.М. Горький, популярные артисты, читал стихи поэт В.В. Маяковский.
В сентябре 1938 года возле стадиона открылась станция метро «Динамо».
Последний предвоенный матч на стадионе «Динамо» состоялся 19 июня 1941 года; играли московское «Динамо» и сталинградский «Трактор». С началом Великой Отечественной войны спортивная жизнь в столице не прекратилась, но на время замерла. Летом 1941 года из сотен тысяч московских спортсменов-добровольцев на стадионе «Динамо» формировались отряды отдельной мотострелковой бригады особого назначения (ОМСБОН), сражавшиеся на фронтах и в тылу врага. Но и в годы войны на стадионе проходили спортивные состязания, а уже 27 августа 1944 года, за год до окончания войны, на стадионе «Динамо» был проведен финал очередного Кубка страны по футболу.
В 1953 году на стадионе введено регулярное электрическое освещение, что позволило в будничные дни проводить соревнования в вечернее время, не отвлекая зрителей от работы.
В 1957 году был построен закрытый плавательный бассейн. С 1971 года началось строительство двух больших корпусов по проекту архитектора С. Серебряного: одного — для гимнастического зала и зала для хоккея и фигурного катания, а другого — под футбольно-атлетический манеж. В те же годы на малом стадионе была построена вторая трибуна, и вместимость стадиона удвоилась.
В двухэтажном здании у северного входа стадиона находился музей спортивного общества «Динамо.
В рамках подготовки к Летней Олимпиаде 1980 года в Москве в 1977–1979 годах на стадионе провели капитальный ремонт: демонтировали и вновь возвели северную, южную и восточную трибуны, обновили подтрибунные помещения, установили над стадионом 4 высокие мачты для прожекторов, что позволило транслировать олимпийские соревнования в цвете. Во время Олимпиады-80 на стадионе «Динамо» проводились игры футбольного турнира.
С конца 1980-х годов стадион использовался для проведения концертов. 23 июля 1996 года здесь состоялся первый концерт группы Deep Purple в России. 17 сентября 1996 года на концерт Майкла Джексона пришла 71 тысяча поклонников; кроме 54 тысяч трибунных мест публика заняла футбольное и легкоатлетические поля.
В 1999 году у входа на северную трибуну был установлен памятник Льву Яшину — легендарному игроку «Динамо», лучшему голкиперу XX века.
3 октября 2007 года мэрия Москвы приняла постановление «О комплексной реконструкции территории Центрального стадиона „Динамо“». В конце ноября 2008 года стадион закрылся. В феврале 2012 года были демонтированы трибуны и осветительные мачты.
В 2012–2018 годах по проекту американского архитектора Д. Маники здесь был построен многофункциональный спортивный комплекс «ВТБ Арена», который объединяет под одной крышей Центральный стадион «Динамо» имени Льва Яшина (вместимость во время футбольного матча — 25 716 человек, вместимость во время концерта — до 33 000 человек) и универсальную «ВТБ Арену» имени Аркадия Чернышёва, выдающегося советского хоккеиста и хоккейного тренера. Под спортивной частью стадиона расположен торговый центр «Арена Плаза» и подземная парковка. «ВТБ Арена» является частью проекта «ВТБ Арена парк», включающего также жилой комплекс, бизнес-центр и отель.
