Venne realizzato da Pier Luigi Nervi e Marcello Piacentini per le Olimpiadi di Roma del 1960, in contemporanea con il più piccolo Palazzetto di viale Tiziano, in cui con Nervi collaborò Annibale Vitellozzi. È considerato uno dei capolavori dell’architettura razionalista italiana.
Dal 1999 al 2003, l’architetto Fuksas ne ha realizzato l’ammodernamento grazie ai finanziamenti della Lottomatica, motivo per il quale è da allora noto con il nome di Palalottomatica. La struttura, che oggi ospita eventi sportivi, musicali e teatrali, è caratterizzata da un’enorme cupola che misura 95 metri di diametro.