La ville de Marseille souhaite en 1928 ériger un stade municipal, le stade de l'Huveaune étant la propriété de l'Olympique de Marseille. Un premier projet est repoussé par le conseil municipal en 1930, le coût des opérations étant jugé trop important. La Coupe du monde de football 1938 organisée en France relance l'idée d'une enceinte sportive. En 1935, l'architecte parisien Henri Ploquin, qui a notamment travaillé sur le stade municipal de Vichy, propose la construction d'un stade olympique comprenant une piste ainsi qu'un palais des sports. Pour des raisons budgétaires seul le stade est finalement réalisé. Le , la première pierre du Vélodrome est posée par le maire de Marseille, le docteur Georges Ribot, sur les ruines des anciennes usines automobiles Turcat-Méry, entre le quartier de Saint-Giniez et le quartier Sainte-Marguerite dans le Sud de la ville. Ce lieu avait déjà été ciblé quelques années auparavant par le Stade helvétique de Marseille pour y construire une enceinte de football, le vol des fonds levés pour une tombola par l'un des organisateurs mettant un terme aux ambitions suisses. Durant les travaux qui s'étalent sur vingt-six mois, de terre sont déplacés et 240 pieux de sont utilisés pour les fondations.