Si la piscine Georges-Vallerey est associée, depuis sa construction en 1924, aux Jeux olympiques, il n’était pas question, à l’origine, qu’elle accueille un tel événement. En 1920 est confié le projet de la construction d’un stade nautique dans le quartier de la porte des Lilas, à l’architecte Léopold Bévière. Il s’agit alors d’édifier une piscine dans la capitale qui en compte peu à cette date, afin d’accueillir des compétitions nautiques. Mais l’ampleur du projet autant que l’importante somme que requiert sa construction – près de 7 millions de francs – suscite de nombreux débats tant dans la presse qu’en Conseil municipal. Rapidement avant la construction, au début de l’année 1923, il est décidé que la piscine servirait donc aux épreuves olympiques de 1924, au détriment de la ville de Colombes dans les Hauts-de-Seine qui devait originellement recevoir les événements nautiques des Jeux.

Architecte indépendant pour la Ville de Paris depuis 1907 puis Inspecteur des travaux publics et architecte municipal, Léopold Bévière (1864-1935) est l’auteur de plusieurs équipements dans la région parisienne. Il réalise ainsi le théâtre et le gymnase Liberté aux Lilas (Seine-Saint-Denis) et reçoit l’importante commande d’un véritable stade nautique pour le quartier de la porte des Lilas. Le projet est ambitieux et inédit à Paris : il s’agit alors d’édifier une piscine à ciel ouvert ayant la capacité de recevoir 10 000 spectateurs afin d’assister aux différentes compétitions que le lieu peut accueillir.

Avant même sa construction en juin 1923, la piscine est baptisée du nom du quartier qu’elle dessert. Cette appellation présente en fait la particularité d’évoquer la forme architecturale de la piscine : elle présente un plan rectangulaire scandé de huit tourelles accueillant des escaliers. En effet, ils doivent permettre aux nombreux spectateurs d’accéder aux tribunes entourant le bassin d’une longueur de 50 mètres – solution inédite à cette date – tout en évitant les mouvements de foule.

Après une année de travaux, la piscine est inaugurée le 8 juin 1924 et accueille, dès l’été, les épreuves des Jeux olympiques. Édifié en béton, le monument se présentait par d’imposantes façades à travées de baies, et cachant, à l’intérieur, un bassin encadré de gradins. Piscine à ciel ouvert, l’édifice pose de nombreux soucis passés les Jeux olympiques de 1924 : l’édifice n’est ouvert que quatre mois dans l’année et la question de l’installation d’un toit est rapidement posée dans les années 1920, mais n’interviendra que soixante ans plus tard. Entre-temps, en 1959, la piscine des Tourelles est rebaptisée piscine Georges-Vallerey, du nom du nageur français mort prématurément, à l’âge de 26 ans, en 1954.

Le projet de création d’un toit, qui permettrait à l’édifice d’être ouvert toute l’année, est relancé dans les années 1980 lorsque l’édifice nécessite une importante restauration. Entre 1986 et 1989, l’architecte Roger Taillibert rénove complètement l’édifice. Cet architecte est alors déjà l’auteur des piscines Georges-Hermant (Paris 19e) et Roger-Le-Gall (Paris 12e) au toit amovible mais également du célèbre Parc des Princes (Paris 16e) et de la halle de l’INSEP (Paris 12e). La façade est remplacée par une monumentale entrée en béton et les autres façades sont revêtues de plaques d’acier. Surtout, un toit ouvrant est installé permettant au bassin d’être à ciel ouvert par beau temps. La piscine est de nouveau restaurée à partir de 2018 en prévision des Jeux olympiques de 2024 par AIA Architectes et retrouve sa vocation olympique exactement 100 ans plus tard en accueillant l’entraînement des nageurs.