Il Motovelodromo viene costruito nel 1920 su progetto di Vittorio Ballatore di Rosana, che con lo Stadium si è dimostrato come uno dei più qualificati tecnici di grandi impianti sportivi. Il Motovelodromo inizialmente, oltre all’ingresso – un arco a tre fornici neoeclettico, non enfatico, piuttosto semplice se si eccettuano gli archetti pensili sotto il cornicione – e alle biglietterie, presenta due tribune sui lati lunghi della pista; nello spazio vuoto all’interno di quest’ultima vi è un campo da calcio (il Torino vi giocherà il campionato 1925-1926); sotto le tribune vi sono servizi e locali per gli atleti. Tutta la struttura è in calcestruzzo armato a vista, completamente priva di decorazioni, con copertura lignea.
In un secondo tempo la Società Anonima Motovelodromo Torinese, animata dall’impresario Riccardo Filippa, che lo ha costruito, chiede di erigere un’ulteriore tribuna sulla curva ovest, sotto la quale vengono ricavati ulteriori servizi. Le intemperie e la grande affluenza di pubblico (circa settemilacinquecento posti) accelerano il degrado dell’impianto, che richiede costi di manutenzione elevatissimi. La Società proprietaria non ha i fondi necessari per la manutenzione, mentre l’amministrazione comunale concede solo contributi una tantum, quando le manifestazioni sportive che vi si tengono (1927, 1928, 1932) sono indette dalla città.
Nel 1935 l’impianto viene acquistato dal Comune che successivamente lo cede all’Unione Velocipedistica Italiana. Nel 1943 il Motovelodromo viene colpito dai bombardamenti e subisce danni alle tribune e alla pista, ovviate con ricostruzioni provvisorie in legno.

Nel 1947 l’impianto viene ricostruito secondo il progetto e con i materiali originali. Oltre al ciclismo, il Motovelodromo ospita, nel campo interno, partite di rugby. Qui, nel 1947, la sezione dedicata alla “palla ovale” della Reale Società Ginnastica vince, per la prima e unica volta, il campionato italiano.
Intorno agli anni Ottanta l’interesse del pubblico per il ciclismo su pista cala notevolmente; la Soprintendenza intanto pensa a un progetto di tutela e vincolo dell’impianto, ufficialmente dedicato a Fausto Coppi nel trentennale della morte del campione, mentre la mancanza di manutenzione, i vandalismi e gli incendi accelerano il processo di degrado. La città di Torino redige un progetto di ristrutturazione con il rifacimento e il restauro delle tribune, delle coperture, dei locali di servizio ma non della pista; nel 1994 il complesso viene vincolato dalla Sovrintendenza, bocciando quindi il progetto comunale di radicale trasformazione.
In seguito viene utilizzato solo il campo sportivo all’interno del grande anello per attività non sportive, come la manifestazione “Mercanti per un giorno”.

Nel 2020 una società privata ha vinto il bando del Comune e se ne è aggiudicata il diritto di superficie. Al termine dei lavori di restauro, durati circa un anno, oggi l'impianto e aperto e funzionante con 8 campi da padel con coperture stagionali, 4 campi da beach anch'esse con coperture stagionale, la restaurata pista per le biciclette, 2 corsie di pista da atletica, una pista da pump track (mountain bike), la bike cave (indoor cycling) il bar e ristorante nella sottotribuna ovest Velò Berlicabarbis (anch'essa comppletamente restaurata), oltre a un negozio sportivo interno.