新国立競技場
前身
新国立競技場は、1958年（昭和33年）に開場した国立霞ヶ丘陸上競技場（通称：（旧）国立競技場、2015年（平成27年）解体）の跡地に建設される予定である。この旧国立競技場の前身は、明治神宮外苑競技場（1924年（大正13年）開場、1957年（昭和32年）解体）だった。
進駐軍の接収が解除された後は明治神宮の管理所有に属していたが、1956年（昭和31年）、「国際大会に相応しい競技場」とするべく、文部省に移管されて再び国の施設となった。翌1957年（昭和32年）1月に全面建替工事が始められ、1年余りの工期を経て、1958年（昭和33年）3月、国立霞ヶ丘陸上競技場（旧国立競技場）は開場した。第3回アジア競技大会（1958年（昭和33年））の開催決定や、1960年夏季オリンピック（1960年（昭和35年））への東京の開催地立候補 を受けたものだった。その後、1959年（昭和34年）5月のIOC総会で、同国立競技場をメイン会場として立候補していた1964年夏季オリンピックの東京開催が決定した。
旧国立競技場は、この2つの大会後も、陸上・球技兼用（サッカー・ラグビー等）の競技場として国際大会を含め数多く活用され、コンサート（騒音問題から年1回）等にも使われた。
建替の検討
2008年（平成20年）5月29日、文部科学省は、旧国立競技場の施設老朽化などを理由に、球技場への転換も含めた「調査研究協力者会議」を設置した。当時すでに行われていた2016年夏季オリンピックの東京招致活動では、晴海埠頭（東京都中央区）に新たに東京オリンピックスタジアムを建設してメイン会場とし、旧国立はサッカーのみの会場に用いる計画としていた。しかし、このときの招致活動は、2009年（平成21年）10月の第121次IOC総会でリオデジャネイロオリンピックの開催が決定したため終了した。また、文部科学省による調査も終了した。
2011年（平成23年）7月16日、東京都（都知事は前回に続き石原慎太郎）は、2020年夏季オリンピックの開催地として立候補することを発表した。2020年夏季オリンピックの招致活動では「既存施設の活用」をテーマとして、旧国立をメイン会場とする計画を立案した。しかし、旧国立競技場をメイン会場として利用するためには、「施設の老朽化対策」「国際大会を開催誘致できる規格への改修（スタンド増設も）」などの実施が求められた。文部科学省（スポーツ・青少年局が担当部署）とJSCは協議を重ね、必要な調査を行うことを決めた。この調査のため、2012年度（平成24年度）の予算に1億円の改修調査費を計上した。中川正春文科相も誘致のポイントと語った。
翌2012年（平成24年）2月17日になると、自民党スポーツ立国調査会（会長：遠藤利明）にて、「8万人規模を軸に検討」「全天候型ドーム構想を視野に」との全面建替工事構想が発表され、河野一郎JSC理事長（2011年（平成23年）10月就任）は「改築」という表現で「世界一のものを作りたい」と決意表明した（フランスのスタッド・ド・フランスを例にも挙げた）。また、「レガシー」（未来への遺産）というコンセプトも、たびたび使われ続けた。
計46案からザハ案が選ばれる
2012年（平成24年）7月13日、JSCと有識者会議は、「新国立競技場基本構想国際デザインコンクール」の実施を決定した。スポーツ施設が集積する神宮外苑の狭い立地ながら、「2019年9月のラグビーW杯（2009年（平成21年）7月28日に開催地決定）の会場使用に間に合うこと」「8万人規模」「開閉式の屋根（夏季五輪のメイン会場では初）」「延床面積約290,000m²」などの細かい指定 が募集要項（11, 14-17頁）に記載され、「総工事費は、約1,300億円程度を見込んでいる」（21頁）とも記された。同年7月21日の新聞見開き全面広告 では、「完成は2018年度」と記載された。
同年7月20日から9月25日までの募集期間の応募総数は計46件（海外34・国内12）あり、技術調査・予備審査・一次審査で11件（海外7・国内4）に絞られ、同年11月7日の最終審査では「未来を示すデザイン」「スポーツ・イベントの際の実現性」「技術的チャレンジ」「実現性」の4項目（議事録10頁）で判断された。なお、審査委員長の安藤忠雄は後に、このデザインコンクールが「アイデアのコンペ」だったとの認識を示した）。
2012年（平成24年）11月15日、有識者会議（第3回）での承認後、審査結果が発表され、17番：イギリスのザハ・ハディドの作品が最優秀賞に決定した。最後まで競った他の2作品は、それぞれ優秀賞（2番：オーストラリアのAlastair Richardson、Cox Architectur）と入選（34番：日本の妹島和世、SANAA事務所＋日建設計）となった。
2020東京五輪は決定も、ザハ案は白紙に
2013年9月7日（日本時間8日）、東京（56年ぶり2度目）が2020年夏季オリンピックの開催地に選ばれ、新国立競技場も大会のメイン会場と決まった。11月には、日本が招致を検討している2023 FIFA女子ワールドカップのメイン会場に想定する可能性も浮上した。
2014年夏季に解体開始、2015年秋頃に建替着工、2019年に竣工（当初は3月で後に5月へ）を予定した。これに伴い、敷地内のJSC本部の建物（一旦仮事務所へ）と南に隣接する日本青年館（原宿の岸記念体育会館を移転させる案もあった）を解体し、両者を一体化したビルを作る計画も決定した。
さらに南側のA-3地区、都営霞ヶ丘アパート（1961年建設・全10棟・約300戸）も、観客の滞留空間とするため 取り壊す予定となった。
2015年5月18日、下村文科相は、工期・費用の問題から計画の簡素化を発表。「開閉式屋根の設置は五輪後に」「可動式観客席（15,000席）を仮設に変更し五輪後には取り外す」などとした。7月7日、有識者会議（第6回）にて、予定通りの10月着工への、施設内容やスケジュールなどが承認された。
ところが7月17日、安倍晋三首相が記者団に、計画の白紙化と、予定していたラグビーW杯（2019年9月）の新国立での開催断念を表明した。同日、下村文科相は、2020年春までの完成を目標と、明らかにした。森喜朗（東京大会組織委会長）らが出席する第128次IOC総会が、月末に迫っていた。
再コンペに計2案が応募→A案に決定
8月14日の関係閣僚会議（第3回）にて、「基本的考え方」（8項目）を決定。これに沿う「新整備計画」の策定を月内に、「公募型プロポーザル方式」でのデザイン公募開始を9月初めに、目指すと発表。新計画は8月28日に発表され、公募を9月1日に開始し事業者を12月末に選定という目標も出された。
12月14日にJSCは、新デザインに応募した計2グループの「技術提案書」を、応募者名などを伏せて（一部が黒塗り） 公表した。19日の審査委（仮採点→本採点）にて1つに絞り、その数日前にJSCが実施した意見交換会（5団体と12アスリート）やJSCのサイトに寄せられた国民の意見も踏まえて、大東和美同理事長が判断。12月22日、関係閣僚会議に諮り、大成建設・梓設計・隈研吾のチームによるA案に「優先交渉権者」が決定された。翌2016年1月29日、約24億9127万円で、競技場整備の第I期事業を契約した。同年11月までに設計を完了させる予定。
費用
建設費は、2012年のコンペ時点が1300億円（文科省側は「お金がかかりすぎないかについても評価していただく」と求めていたという）で、JSCは日本の既存大型スタジアムの総工費を参考としたという。一方、森喜朗（東京大会組織委会長）も意識したシンガポール・ナショナルスタジアムの、約1090億円を参考にしたのではとの推測もある。最大時には3000億円超の膨張が判明した（ザハ案）。将来の解体までのライフサイクルコスト（LCC）は、1兆円を超えるという試算もあった。
2015年7月7日の有識者会議（第6回）は増額要因に、「巨大なアーチ構造を持つ新競技場の特殊性」「（2011年3月発生の東日本大震災や都心部の大型再開発による）建設資材や労務費の高騰」「消費増税」の3点を挙げた。つまり｢元々高コストな上に建設費そのものが値上がりした｣ということである。キールアーチに関しては、鉄骨が3次元構造で特注品 となり、高度な技術を持つ業者が数社しかなく、価格競争が起きにくいともいわれた。
7月21日のJSCの資料によると、すでに約59億円（ザハ側へのデザイン監修料、4社JVの設計業務、2社の技術協力等の合計）の支出があり、8月10日には、61億2000万円と改められた。また、ザハと完全に契約解除した場合、損害賠償なども懸念された。
8月下旬の新整備計画では総工費1550億円程度とし、12月22日に「優先交渉権者」に決まったA案は約1490億円としている。
他とのコスト比較
従来の五輪メインスタジアムの総工費はおよそ、リオが約550億円、ロンドンが約800億円、北京が約500億円、アテネが約350億円、シドニーが約680億円。
7万2327人収容の横浜国際総合競技場（日産スタジアム、1998年完成）は、総工費が603億円 だった。最近の国内外の大規模競技場では、観客1席あたり100万円程度が建設単価の上限だが、新国立を約1600億円とした場合、1席あたり約200万円になる。アメリカにある、キールアーチを用いた約8万人収容の開閉式スタジアムのAT&Tスタジアムは、総工費が約1600億円だったといわれる。
また、ザハ案では、総工費とは別に将来的な修繕費と大規模改修費 だけで約975億円を予定し、年間維持費が約35 - 45億円（旧国立は約4億円、埼玉スタジアムは約6億円、横浜国際総合競技場は約7億円）と想定された。
高額コストへの批判
政治においては、民主党では、有田芳生が2014年2月5日の予算委にて、新国立の問題点を質問し、翌2015年6月には「公共事業再検討本部」を新設した（本部長：蓮舫）。都議会では、公明党 や共産党 が2015年6月に都の負担を問題視（2013年には生活者ネットワークの議員も景観面から疑義を唱えていた）。
2015年5月22日には、舛添都知事が現行案での建設の中止と、機能性やコストの重視を訴えた。7月9日には、大阪市長の橋下徹 や、日本を元気にする会の松田公太（東京大会組織委の顧問でもあるタリーズコーヒージャパン創業者）などからも批判が相次いだ。次世代の党の松沢成文は7月14日、遠藤五輪相と下村文科相に、「今の（計画の）状況は危険だと（森会長に）説明してほしい」と訴えた。同じ頃、一部の元・五輪日本代表らが見直しを求める意見をネット上などで発した。6月末には、東京新聞 や毎日・朝日・読売の各紙 が社説で、費用がかさむ現行案維持に疑問を唱えていた。
新計画の課題
バリアフリーの観点では、遠藤五輪相は10月末からのイギリス視察後、パラリンピック開催時の車いす席の割合を、最大2％に増やすよう（当初は1.2％）、公募で決まる設計会社に求める方針を示した。
明治公園の「四季の庭」「霞岳広場」は、2016年1月27日に廃止。関係者以外立入禁止となった。そこに居住してきた野宿者の、支援団体の男が3月にJSC関係者への傷害と公務執行妨害の容疑で逮捕される事態も起きた。
竣工の前倒し
2015年7月17日の計画白紙発表後、竹田恒和JOC会長は、プレオリンピック（プレ大会）の五輪前の開催（新国立を五輪本番で利用する陸上とサッカー）を希望した。立候補ファイルには2019年11 - 12月と2020年2 - 4月に「テスト大会」を記載していた。
8月25日に来日したジョン・コーツIOC調整委員長（IOC副会長の一人でもある）は遠藤五輪相に、2020年1月までの完成前倒しを申し入れ、旧計画案の活用や2016年10月の着工も希望した。五輪放送サービス（OBS）の場所変更が生じた場合の観客席減少などの懸念を、既に8月上旬に表明していた。今回は、招致プレゼンにて各国選手ら（約1万2000人）が入場行進後に着席して観覧できることを約束した点、カメラ前の座席など（シートキル）は使えない点なども挙げた。
当初の竣工予定を2020年春としたものの、8月28日の「新整備計画」では、「工期短縮目標は2020年1月末を期限」と書かれた。
座席数と仕様
2015年8月28日の新整備計画にて、2020年五輪の際は6万8000席程度となった。なお、「業務要求水準書」（3-4）では、実質席数は約6万席としている。さらに、陸上トラック上部への増設で8万席規模にも対応との、条件も決まった。プラスチック製を想定しているが、2016年2月に木製にするよう求める決議を自民党は採択した。
夏季五輪のIOC基準では、開・閉会式（と陸上競技）の開催条件（オリンピックスタジアム）は、「6万人収容」だという。2015年8月にはジョン・コーツIOC調整委員長が「8万席を割っても容認するだろう」とコメントした。
日本のサッカー業界からは、2018年以降のFIFAワールドカップ（W杯）の開幕戦と決勝戦の開催条件である「常設で8万人以上のスタジアム」 条件を希望する声も多かった（日本には現在一つもなく、実現すれば誘致が可能となるため）。また、「観客席の2/3以上に屋根が架設されること」も、同じくW杯の要求条件という情報もある。なお、2012年コンペの条件は「8万人規模」だった。
槇文彦は8月6日、周辺道路が狭いこと等から、8万席規模では災害やテロ予告などに対して、観客の避難誘導が難しいと危険性を指摘した。W杯以外で満員にできるイベントは少ないと見られ、一部を仮設席とし常設は約5万席程度に縮小すべきとの意見もあった。
新コンペの「業務要求水準書」（3-4）によると、2012年五輪の開催時・その後ともに、車いす席と同伴者席を約450席ずつ置く計画（パラリンピック期間のみ増席し「実質席数」全体の1.2％以上を満たす）である。日本サッカー協会などが従来から訴えていた「可能な限りピッチに近い臨場感のある観客席」との条件も明記された。
木材の調達
選ばれたA案には木材が多用される予定。これまでの五輪会場で使用してきた木材は、第三者機関による「国際的な森林認証」を取得することが標準になっているものの、日本国内では認証された木材の流通量自体が少ないという指摘がある。
霞ヶ丘アパート
都営霞ヶ丘アパート（1961年建設・約300戸）が、観客の滞留空間とするため取り壊す予定となった。住民（多くは高齢者）を立ち退かせ、なじみの無い近隣の都営住宅 へ抽選で 転居させることで、地域のコミュニティが壊されることが懸念された。現在3DKに住む人なども、単身者の転居先は1DKと決まっているという。
反対住民や支援者でつくる「霞ヶ丘アパートを考える会」 などの有志は2014年7月15日以降、東京都に要望書を何度も提出している。
周辺の樹木
日本学術会議によると、建設地の既存樹木は、1545本が伐採、219本が移植される予定である。しかし、ザハ案の緑化計画では、移植樹は1本のみ（天然記念物）であり、74本は人工地盤上へ移植するとし、残り144本は明示されていなかった。2015年9月1日発表のJSC「業務要求水準書 参考資料」には、現存樹木と移植樹木のリストが含まれた。
同会議の「都市と自然と環境分科会」（委員長：石川幹子・中央大学教授）は2015年4月24日、周辺の人工地盤（敷地が傾斜地にあるための対応）と地下開発をやめることを求める提案を発表した。人工地盤では、樹木が根を張るには地中の深さなどが不十分で、持続的な生育は難しいという考えに基づく。地面から直接植樹して森として整備し、さらに渋谷川を再生するべきという内容だ。この案では、気温や湿度などから算出する「暑さ指数」が競技場周辺で「最大4.6度」低くなるとも主張した。
また、国立競技場がある神宮外苑は、東側に赤坂御用地、北西側に新宿御苑、南側に青山霊園が存在し、これらの広大な緑地帯やオープンスペースによって、東京都心のヒートアイランド現象を抑制する効果をもたらしている。しかし、建替によって悪影響を及ぼし、気温上昇につながるのではという指摘もある（従来より建物が高くなると周辺の風の流れが阻害されるため）。
東京五輪後の活用
2016年12月29日のスポーツ報知の取材によると、東京五輪終了後の2021年以後にこれまで本拠地として特定のチームの使用を認めていなかったJリーグのクラブの本拠地として使用する方針を固めたと報じられた。
旧競技場では、原則としてサッカー日本代表やJリーグカップ、天皇杯決勝、ラグビー早明戦を初めとする主要大会、並びにやむを得ない事情で本来の本拠地での開催ができない場合に各クラブが使用する程度に限られていた。上記の理由は施設の収益確保の観点とされており、同新聞の取材を受けた日本国政府の関係者は「Jリーグのクラブの本拠地が23特別区にないのは今後の日本サッカー界の発展にはつながらない」と指摘しており、そのうえで「一から新しいクラブを作るのが難しいというのであれば、既存クラブの移転が可能か検討している」としており、その有力な候補として、現在東京都をホームタウンとしているFC東京（スタジアムは調布市にある味の素スタジアム）と、茨城県鹿嶋市とその周辺4市（計5市）をホームタウンとしている鹿島アントラーズの誘致が有力だといわれているが、既存クラブを移転させることになる場合、サポーターからの反発が予想される。特に、既存クラブが他の都道府県に本拠地を移す場合は、Jリーグ規約第21条で「原則としてホームタウンの移転は認めないが、やむを得ない場合はホームタウンの変更(移転）1年前までに、その理由を書面で示し、理事会で承認を得ること」とする取り決めがあるため、それの承認を得る必要がある。
この報道を受けて、FC東京の大金直樹社長は「今すぐに判断しろといわれてもできないし、何とも言えない」としたうえで、「東京にサッカー専用スタジアムをという、クラブの思いとは合致している」とする見解をスポーツ報知のインタビューで述べた。
また併せて命名権の公募を検討していることも2016年12月30日の取材でわかった。基本的には「新国立競技場」の名称を使わず「東京オリンピックスタジアム〇〇」と命名権協賛企業名と合わせた物などが有力だとされている。これも上記のとおり五輪後のスタジアムの収益確保という観点があり、2015年5月には当時の文部科学大臣である下村博文が同じ意向を示していた。
後述の補助競技場整備の問題で、東京五輪終了後は球技専用のスタジアムとなる予定であった。2017年8月25日、日本サッカー協会はスポーツ庁の作業部会と意見交換し、東京五輪終了後はサッカー日本代表戦や天皇杯、ラグビー早明戦、全国大学ラグビーフットボール選手権大会、Jリーグカップ、全国高等学校サッカー選手権大会などの開催を想定していることを伝えた。同年11月14日、球技専用のスタジアムにすることを正式に決定。東京五輪・パラリンピック終了後に改修工事を行い、2022年後半以降の使用開始を目指す。
2020年1月1日に開催予定の第99回天皇杯 JFA 全日本サッカー選手権大会決勝戦が新国立競技場のこけら落としとなる予定。
2019年4月23日、日本スポーツ振興センター（JSC）は運営権を民間事業者に売却するにあたり、命名権事業などを可能とする方針案を初めて公開した。JSCは方針案を元に民間への意向調査を行い、同年夏までに事業スキームを固めるという。民間業者の選定は2020年秋を予定している。
2019年7月4日、東京五輪終了後も陸上トラックを存続させる方向で政府や日本スポーツ振興センター（JSC）が調整していることが判明。関係者によると球技専用のスタジアムでは収益化が見込めないことと、陸上トラックを存続させた方がコンサートを開催させる際に会場設営や運搬に便利だということから、日本スポーツ振興センター（JSC）が聞き取り調査した民間業者から存続すべきとの声が寄せられていた。
2019年7月19日、日本サッカー協会の田嶋幸三会長が新国立競技場の民営化について、運営権取得に関心のある事業者へのJSCの意向調査に応募したことを明らかにした。田嶋会長は「新国立を負の遺産としないためコンセッション方式に興味がある。競技団体として唯一手を挙げた」、また「コンサートも年に7回から10回しかできない。どうやって収益を上げていくか知恵を出し合わないと。サッカーでできること、欧州でのスタジアム運営方法のノウハウも含めて提案できる」と話した。
過重労働
工事を請け負った建設会社に勤務、現場監督の新入社員の20代の男性が2017年3月に失踪、4月に長野県で自殺した遺体が発見された（亡くなったのは3月と推定）。会社側は当初「規定内の80時間」と言っていたが調査の結果、月間の残業時間が200時間を超えており、過重労働が日常化していたとみられる。これを受け厚生労働省が実態調査を行うと表明した。
陸上サブトラック
「選手の練習用サブトラック」を仮設、すなわち五輪後に取り壊すことでは旧国立同様、規格上、陸上の国際大会などを開けない。当初は隣接地での常設案があったが結局、仮設の予定とされていた。2012年4月の有識者会議傘下「施設建築WG」第1回では、当時の東京都都市整備局技監・安井順一（現・都市整備局長）の「必ずしも恒久的な施設である条件ではない」との発言もあった。
2015年7月の計画白紙を機に、日本陸連などが常設を改めて訴え、近隣の軟式野球場・テニスコートの再整備による設営要望 などもあった。
しかし、8月28日の「新整備計画」では競技場の「徒歩圏内に仮設で設置」となり、聖徳記念絵画館の向かいが図に示された。また、競技場自体、五輪後は固定席での8万席規模への増設も想定され、完全な球技場となる可能性がある。
なお旧国立の時代の場合は、通常は隣接する東京体育館付属の陸上競技場と、近接する代々木公園の敷地内にある陸上競技場を陸上用補助トラックとみなし、日本陸連第1種公認を受けていたが、前者は直線100mと周回200m×5レーンしかなく、後者は双方の施設の移動距離がかかる。そのため1964年の東京オリンピック、1991年の世界陸上 ともに、上記とほぼ同じ神宮外苑の軟式野球場に仮設トラックを設けて対応していた。
また、陸上競技用の補助トラックの常設化が難しいため、陸上トラックを撤去したうえで球技専用スタジアムとして機能することも検討されており、その場合、当地の代替となる陸上競技場の機能を味の素スタジアム、あるいは駒沢オリンピック公園総合運動場陸上競技場を整備して使用する案が有力視されている。
旧計画（ザハ・ハディド案）
2012年の国際コンペで一旦選ばれたザハ・ハディド案。サドル型スタンドを採用。
座席間隔は、国際試合の標準とされる500mmが理想だったが、8万人規模実現のため480mm（一部は460mm）基準とせざるを得なかったという。
キールアーチと地中構造物
屋根（正式な呼称は開閉式遮音装置）を支えるための、2本の弓状構造物「キールアーチ」。日本では開閉式ではないものの、岩手県営体育館、埼玉スタジアム2002、豊田スタジアム、レベルファイブスタジアムなどでも用いられている。しかし、ザハ案は大規模かつ、長さに対しては低すぎるため不安定で、建設が困難という専門家の指摘もあった。
広がろうとする力を止めるために、周囲をクロスタイやサイドストラット、ミニサイドストラットでも支える構想 の他、ケーブルでアーチ両端を結び、地中構造物の「アーチタイ」（鉄筋2300トン・コンクリート2万5000m³を使用とも）で固定する設計だった。当初は「スラストブロック」を用いる予定で、付近の都営地下鉄大江戸線（地下30m程度）との兼ね合いが指摘された。屋根工区全体の鉄骨重量は約2万トン・約200億円 といわれ、約3万トン・長さ370m・断面の直径7mという試算（森山高至ら）もあった。
アーチは、内部が骨組み有りの空洞で、換気ルートとしても活用。
関係閣僚会議・推進室
新国立競技場整備計画再検討のための関係閣僚会議。初会合は2015年7月21日。議長は遠藤五輪相で、副議長には菅官房長官と下村文科相が就任。麻生副総理兼財務相、岸田外相、太田国交相も加わった。
内閣官房「整備計画再検討推進室」が事務局として、会議の下に設置された。室長は杉田官房副長官。副室長は和泉総理補佐官、古谷副長官補。国交省から官庁営繕部担当の羽山真一審議官らが加わり、翌22日に長年の友人 である遠藤五輪相から要請を受けた舛添都知事は、都の準備局の小山哲司理事らを派遣した。
暴力団等排除協議会
2017年1月24日、新国立競技場の建設に関わる業者が協力し、下請けなどへの暴力団の参入を防ぐために設立された。