En marzo de 1961, el presidente del Atlético compró una parcela para el nuevo estadio cerca de la orilla del río Manzanares, de ahí el antiguo nombre de Estadio Manzanares. Los trabajos de construcción comenzaron poco después de la adquisición del terreno, pero duraron 5 años. Y después de otros 5 años se llevó a cabo la primera remodelación, junto con el cambio de nombre a uno final, en honor al presidente del club Vicente Calderón.
Aunque el nombre ha cambiado, otra cosa no ha cambiado: cuando se inauguró, el estadio fue el primero de Europa en tener sólo asientos. En 1966 podía albergar hasta 62.000 personas, que posteriormente disminuyeron debido a la ampliación de los espacios VIP/medios de comunicación/corporativos, hasta situarse justo por debajo de los 55.000. Como ya se ha dicho, la primera remodelación tuvo lugar en 1971 y la segunda una década más tarde, antes del Mundial de 1982.
Durante ese torneo, el estadio fue sede de tres partidos del Grupo 4. Esos internacionales fueron algunos de los muchos partidos prestigiosos que se disputaron aquí, por nombrar sólo los partidos de la selección española, las finales de la Copa del Rey o, por supuesto, el derbi madrileño.

Un dato interesante: la autopista M30 discurre bajo la tribuna principal (la única cubierta hasta la fecha).
En 2011, el Atlético comenzó la construcción de una nueva sede en el otro lado de Madrid. El Estadio Vicente Calderón se puso en venta para ayudar a financiar ese proyecto.
Debido a este suceso, este estadio será demolido próximamente para construir un parque en su lugar, que se llamará Parque Atlético de Madrid. De momento albergara las oficinas del club.