Œuvre de l'architecte lyonnais Tony Garnier, le stade de Gerland fut mis en chantier en 1913. La Grande Guerre stoppa net les travaux qui reprennent en 1919, avec l'aide de prisonniers de guerre allemands. L'enceinte est finalement opérationnelle en 1920.
Ne disposant pas de tribunes couvertes à son inauguration, le stade connaît des vagues d'aménagements successifs. La piste cycliste qui ceinturait le terrain de football est ainsi sacrifiée dès la fin des années 1960 afin d'augmenter la capacité d'accueil dépassant alors la barre des 50 000 places (51 860) en 1984 pour accueillir des matchs du Championnat d'Europe de football. Les sept couloirs d'athlétisme mis en place au début des années 1970 sont également détruits et remplacé par des fosses.
Afin de recevoir la Coupe du monde de football en 1998, le stade subit de nombreux changements. Tout d'abord, les deux virages sont démolis (à l'exception du mur d'enceinte composé d'arcades) et reconstruits. Désormais couverts, ils sont beaucoup plus proches du terrain que les anciens, mais ont également perdu en capacité. D'autre part, les tribunes latérales voient leurs sièges entièrement changés : les anciens bancs en bois sont remplacés par des places individuelles. La capacité du stade est ainsi réduite à 43 051 places.
Pendant l'été 2005, à l'instar de la tribune Jean Jaurès, la tribune Jean Bouin est dotée de loges afin d'attirer de nouveaux partenaires à l'Olympique lyonnais. Le stade perd quelques places suite à cette modification.
En janvier 2007, la pelouse est entièrement changée par une nouvelle en provenance du Portugal (elle ne l'avait jamais été depuis la construction du stade).
En 2007, Jean-Michel Aulas, président de l'OL, a lancé le projet OL Land, destiné à remplacer le stade de Gerland par un nouveau stade de 60 000 places, associé à un complexe commercial, à Décines, en banlieue est de Lyon