В 1925 году по указанию А. И. Микояна было начато строительство стадиона. Стадион был построен на месте Свято-Духова кладбища в 1926 году. Открытие тогда еще арены «Трактор» состоялось 12 сентября 1926 года. Открытие завершилось футбольным матчем между командой «Металлист» и сборной Днепропетровска (2:2).
Изначально стадион имел одну трибуну (западную), вмещающую 5000 зрителей. Длина беговой дорожки — 450 м. Вокруг беговой дорожки располагался единственный в Харькове асфальтированный велотрек с пологими виражами длиной 500 м.
В 1927 году стадион «Металлист» принял несколько международных матчей, в том числе с командой Саксонии и со сборной Рабочей спортивной ассоциации Англии. 28-29 января 1928 года на «Металлисте» проходили Всеукраинские первенства по зимним видам спорта, в частности — скоростной бег на коньках. А в феврале «Металлист» принял участников II Всеукраинской Спартакиады.
Во время Великой Отечественной войны стадион был разрушен, спортзал взорван. После реконструкции в 1947 году стадион получил название «Дзержинец». Велотрек восстановлен не был. В 1950 годy стадион вновь после войны принял матчи чемпионата СССР. С 1956 года стадион стал называться «Авангард». Современное название стадион получил в 1967 году.
Стадион был снова реконструирован в 1970 году. 12 августа 1992 года решением Кабинета министров Украины № 466 стадион «Металлист» и кассовый павильон были внесены в Реестр национально-культурного наследия Украины под номерами 11825 и 11826.
4 октября 2007 года впервые за историю независимой Украины стадион «Металлист» принял матч Кубка УЕФА между «Металлистом» и английским «Эвертоном» (2:3).
В 2007 году была начата очередная реконструкция стадиона для подготовки к Чемпионату Европы по футболу 2012 года. Стоимость реконструкции составила 600 млн гривен, из которых 140 млн получено из госбюджета, 80 млн из областного бюджета, 50 млн из городского бюджета.
Были реконструированы восточная и южная трибуны. Был демонтирован старый навес, который закрывал лишь часть западной и северной трибун, и построен новый (опирается на 24 железные V-образные опоры, установленные вокруг стадиона). Были демонтированы четыре мачты освещения. Новая система освещения расположена непосредственно на крыше стадиона. Для обеспечения энергетических потребностей была построена электроподстанция мощностью 500 кВт.
На стадионе установлены два светодиодных табло Barco, светодиодная рекламная линия по периметру поля со стороны северной, восточной и южной трибун. Стадион оборудован камерой-пауком, благодаря которой можно снимать с любой точки поля как с уровня земли, так и с высоты птичьего полёта. Для безопасности зрителей территория вокруг стадиона разбита на огражденные друг от друга секторы со своими собственными выходы, оборудованные 74-ю полноростовыми турникетами, 12-ю стандартными (из них 4 для VIP) и 2-мя для инвалидов.
Общая вместимость стадиона составила 40 003 места. 506 мест выделено для важных гостей (из них 116 в скайбоксах); 500 мест для представителей СМИ (300 со столами, 200 без столов); 160 мест для медиаобозревателей; 240 комментаторских позиций; 102 места для инвалидов.
