Željezničar je poslije osnivanja 1921. godine utakmice igrao na vojnom vježbalištu Egzercir u sarajevskom naselju Čengić Vila, a potom i na igralištu na Pofalićima. Nakon završetka Drugog svjetskog rata svoje utakmice igrao na stadionu "6. april" koji se nalazio u sarajevskom naselju Marijin Dvor, no Plavi su željeli napraviti svoj stadion, a lokaciju su pronašli u naselju Grbavica.
Članovi Radničkog sportskog društva Željezničar su počeli radove na izgradnji stadiona 1949. godine, a završeni su 13. septembra 1953. godine kada je stadion otvoren utakmicom Druge lige SFRJ - Zapad protiv Šibenika. Željezničar je slavio rezultatom 4:1.
Stadion Grbavica je imao samo zapadnu tribinu, koja je prenesena sa stadiona "6. april". Stadion je imao i atletsku stazu, koja je uklonjena tokom rekonstrukcije stadiona od 1968. do 1976. godine.
Željezničar tako susrete od 30. juna 1968. do 25. aprila 1976. godine nije igrao na Grbavici, a vremenom su izgrađene južna, istočna i sjeverna tribina.
Ubrzo nakon početka agresije na Sarajevo, početkom maja 1992. vojnici Jugoslovenske narodne armije (JNA) zajedno sa srpskim paravojnim formacijama zauzeli su naselje Grbavica u sklopu kojeg se nalazi i Željin stadion.
Velike borbe vođene su oko stadiona Grbavica, a s obzirom da se radilo o objektu koji se nalazio na prvoj liniji, vojnici JNA koji su se samo nekoliko dana kasnije zvanično preobukli u uniforme novoformirane Vojske Republike Srpske, su u popodnevnim satima 4. maja 1992. godine zapalili stadion.
Drvena zapadna tribina, koja je koja je prenesena sa stadiona "6. april" s Marijin-Dvora prilikom izgradnje stadiona početkom pedesetih godina prošlog stoljeća, je u potpunosti izgorjela, a sa njom je nestalo i 316 pehara Sportskog društva Željezničar, od čega su 42 pripadala nogometašima.
Također, stadion je miniran i tokom agresije na našu zemlju niko nije mogao ući na njega.
Nakon završetka rata, 19. marta 1996. godine izvršena je reintegracija naselja Grbavica. Željin stadion je u rekordnom roku osposobljen, te je već 2. maja 1996. godine na njemu odigran sarajevski derbi koji je završen bez pobjednika (1:1).
Treća obnova stadiona dogodila se u ljeto 2004. godine kada su u potpunosti obnovljene svlačionice, te postavljene stolice na sjevernoj i južnoj tribini, dok je zbog UEFA-inih kriterija istočna tribina bila zatvorena.
Posljednje, četvrto renoviranje stadion Grbavica je doživio od 2017. do 2019. godine. Izgrađena je nova istočna tribina, naredne godine promijenjen je travnjak, a početkom 2019. godine istočna tribina je natkrivena.
Tako je Grbavica danas Grbavica moderan stadion sa 13.599 sjedećih mjesta, tri natkrivene tribine i koji ispunjava uslove za odigravanje evropskih utakmica, kako klubova, tako i reprezentacije Bosne i Hercegovine.
