奥林匹克公园的第一项工程—辛店路于2003年6月7日开工；同年12月24日，鸟巢和水立方开工建设；地铁奥运支线2005年5月开工；森林公园同年6月30日开工。在2008年，这些工程纷纷竣工。

1998年11月，中共中央、国务院批准北京申办2008年奥运会，次年3月31日北京市政府同国家体育总局成立了“北京申办2008年奥运会规划工作协调小组”，对奥运场馆和奥运中心区的布局进行研究。

中心区的选址总共经过四个阶段的选址工作，第一阶段共有15个方案，到第三阶段提出奥体中心、定福庄、垡头和亦庄4个方向，到第四阶段选择了奥体中心和东南部亦庄两个方向，细化为5个方案。

最终，为了在申办过程中给评委以最佳印象，市政府决定放弃与京津冀一体化方向相适应的东南方向，选择因亚运会而建设得比较成熟的城市北部建设奥林匹克中心区，把奥体中心向北拓展，利用中轴线北延线上原来规划的行政中心预留地改为奥林匹克公园。

北京奥林匹克公园前身 扩展

上世纪八十年代，奥林匹克公园那里都是农村和农田，1990年北京成功举办了亚运会，当时有大学生在亚运场馆中打出（亚运成功，众盼奥运）的横幅，由此申办奥运会进入到政府和公众的视野，北京市政府在现在奥林匹克公园、鸟巢和水立方等地预留了建设用地，大搞绿化，这才有了奥利匹克公园。

北京奥林匹克公园前身 扩展

奥林匹克公园所在地曾是朝阳区洼里乡和大屯乡部分辖域，地处永定河故道清河中下游，元代为大片沼泽地，清代则呈现“荷田绵延、柳苇蔚然”的景象。

2001年北京申办2008年奥运会成功后，在洼里乡及大屯乡部分区域兴建奥林匹克公园。至2008年7月，公园基本落成。