Am 30. April 1960 wurde das Velodrom eröffnet. Während der Spiele stellte der Italiener Sante Gaiardoni im 1000 Meter Zeitfahren mit einer Zeit von 1:07,27 Minuten einen neuen Weltrekord auf. Neben dem Bahnradsport wurden im Inneren des Velodroms auch Spiele des olympischen Hockeyturniers, unter anderem das Finale, ausgetragen. Am 30. Oktober 1967 stellte Belgier Ferdinand Bracke mit 48,093 Kilometern einen neuen Stundenweltrekord auf. Das letzte Ereignis im Velodromo Olimpico waren die UCI-Bahn-Weltmeisterschaften 1968. Wenig später galten die Tribünen des Velodroms als einsturzgefährdet, weshalb nur noch Hockeyspiele oder Trainings mit dem Bahnrad in der Sportstätte stattfanden.