1936年8月1日德国宣告柏林奥运会正式开幕，并由运动员弗里茨·希尔根点燃圣火。是届奥运首次举行圣火接力传递，由希腊奥林匹亚，经保加利亚、南斯拉夫、匈牙利、捷克斯洛伐克、奥地利等国，传到终点德国柏林，路线全长约三千公里。圣火传递的慨念由卡尔·丁姆倡议，他是**德国政府宣传部长约瑟夫·戈培尔的政治顾问，专责筹办奥运事宜。
所有比赛项目的四百万张门票被抢购一空，是届奥运亦首次通过电视及广播电台转播比赛，当局于柏林市内设置二十五台大型电视屏幕，动用二十部电台广播车及三百支麦克风，并以二十八种语言进行电台节目的广播。莱尼·里芬斯塔尔于此场馆为柏林奥运会拍摄记录片《奥林匹亚》。
1945年4月苏联红军发动柏林战役，向**德国进行攻击，苏军纵火烧毁存放在奥林匹克钟楼的第三帝国档案，钟楼被大火严重焚毁。而柏林奥林匹克体育场仅有机枪造成的轻微损坏，是少数在二战期间保持完好的建筑物。
战后奥林匹克广场被用作英国军事占领部队的总部，英军占用包括帝国体育训练学院及德国体育院等第三帝国体育机关及设施，并进行破坏。1994年以前，英军每年都会在五月广场举行盛大的国庆活动，在此时期德国足球甲级联赛赛事均会在此场馆举行，而本地球队柏林赫塔于1963年起就以此作为主场。五月广场亦会举行足球、榄球及马球比赛，森林剧场则用来举办传统音乐会及电影放映会，有时亦会举办拳击比赛。
英国工程师于1947年将奥林匹克钟楼拆卸，幸然的是钟楼于1962年依照原貌重建。曾一度被用作反攻克武器标靶的奥林匹克铜钟于1956年完成复修，但已经无法再发出钟声。奥林匹克钟楼的重建工程于1960年至1962年进行，再度由维纳·玛赫根据建筑物原貌设计及重建，新钟楼建成后成为柏林的重要观光景点，下层则设有介绍场馆历史的访客中心。
1974年世界杯足球赛第一轮第一组的部分赛事于此场馆举行，为此进行了一系列的改善工程，而场馆最后亦见证了西德队在决赛赢得fifa世界杯。1998年柏林市民为柏林奥林匹克体育场的存废问题而掀起一场争论，有些意见认为应该拆卸重建，有人则认为场馆本身并非**党象征而主张保留。当局最后决定保留及改建场馆，国际足协亦选定此场馆作为2006年世界杯足球赛的场馆之一。柏林市政府将价值四千五百万的改建及营运合约批给walter bau-ag与dywidag合组的财团，重建后场馆将由柏林市政府、柏林赫塔及财团建立合营公司共同管理。
柏林奥林匹克体育场重建工程由德国gmp事务所设计，由德国总理施罗德于2000年7月3日主持施工仪式。工程动用了七万立方米的混凝土及两万立方米的预制强化混凝土，场馆原有的十二万立方米混凝土被拆卸，三万立方米的石块被重新打磨。工程并新建了长逾六十八米，面积达三万七千平方米，全面覆盖观众席的天幕，并由二十条钢制支柱支撑重达三千五百吨的屋顶结构，天幕以透光物料制造，能够使阳光透入场馆。