Anciennement connu sous le nom de Adolf-Hitler-Kampfbahn, le stade a été construit en 1933 par l'architecte allemand Paul Bonatz et subi plusieurs agrandissements entre 1949 et 1951 puis entre 1955 et 1956. Il est rebaptisé Century Stadium en 1945, puis Neckarstadion en 1949 (du nom du fleuve qui traverse la ville).
Le bâtiment a été rénové entre 1971 et 1973, en préparation à la Coupe du monde de football de 1974, par les architectes Siegel, Wonneberg & Partner. La tribune principale fut complètement reconstruite et un tableau d'affichage alphanumérique fut installé. En 1986, ce dernier fut remplacé par le premier tableau vidéo couleur "full-matrix" d'Allemagne, à temps pour les Championnats d'Europe d'athlétisme 1986. Plus tard, en 1990, le terrain a été transformé et une pelouse chauffante fut installée.
Devenu Gottlieb-Daimler-Stadion en 1993, l'édifice a de nouveau été modernisé en vue des Championnats du monde d'athlétisme 1993 sur la base des plans établis par le comité Planungsgemeinschaft Neckarstadion. Cela a marqué le début d'une nouvelle ère pour le stade lorsque le cabinet Schlaich, Bergermann & Partner conçu une structure d'acier en treillis avec des membranes synthétiques pour créer un toit. Cette dernière phase de réaménagement a également vu le lifting de la tribune principale, l'ajout de sièges dans les sections debout et de nouveaux éclairages.
Une deuxième série de travaux de modernisation fut achevée en juillet 2001, avec le comité Planungsgemeinschaft Gottlieb-Daimler-Stadion (Weidleplan et Arat, Siegel & Partner) responsable de la planification. Les bancs firent place aux sièges individuels, un second niveau fut ajouté à la tribune principale ainsi qu'un espace VIP. Cet espace comprend 44 suites de luxe et 1500 sièges de club, ainsi que des restaurants et des salles de conférence. Un autre espace VIP a été construit à l'extérieur de la tribune principale, ainsi que des bureaux et une entrée centrale. Ces zones sont liés à un parking de 885 places par une passerelle.
La troisième phase de rénovation, qui a commencé en janvier 2004 et s'est achevée à la fin de 2005, a vu la mise au norme du stade pour la Coupe du monde de football de 2006 avec des transformations sur la tribune EnBW (construction d'un deuxième niveau), la modernisation du système de sonorisation, remplacement du système de surveillance vidéo, l'installation de nouveaux écrans géants (avec 115 m² chacun, les deux tableaux sont les plus grands en Europe) et d'autres. Le stade est rouvert le 15 janvier 2006 et le coût des rénovations s'éleva à €51 millions d'euro.
Le 30 juillet 2008, le Gottlieb-Daimler-Stadion devient la Mercedes-Benz Arena.
À partir de 2009, la structure sera réaménagée et aura une utilité exclusivement dédié au football. Il est prévu de construire des tribunes supplémentaires d'ici l'été 2011 et d'étendre la surface du toit pour couvrir les nouvelles rangées de sièges.
