Dès 1935, la commune de Versailles souhaite se doter d’un vaste parc sportif en centre-ville, sur le plateau de Montbauron. En 1941, le projet se concrétise grâce à l’expropriation des terrains nécessaires. Le programme comprend alors un stade, des terrains de sports et une piscine. Le plan d’aménagement, confié aux architectes Pierre Bailly et Pierre Montenot, est largement subventionné par le ministère de l’Education nationale, alors en charge des sports. Ces deux architectes versaillais bénéficiaient d’une renommée certaine dans le domaine du sport, ayant obtenu la médaille d’or du design architectural aux Jeux Olympiques de Los Angeles de 1932. Si dès 1943 des installations provisoires sont inaugurées lors d’une manifestation au bénéfice des prisonniers de guerre versaillais, il faut attendre 1944 pour que le programme dressé par Montenot et Bailly soit définitivement adopté. Les évènements de la Libération n’étant pas propices au démarrage du chantier, ce n’est qu’en 1953 que le premier équipement voit le jour : une piscine olympique découverte, dessinée par Pierre Montenot. En 1957, la municipalité doit choisir un nouvel architecte pour la deuxième phase d’aménagement du parc des sports comprenant une tribune d’honneur, Montenot étant décédé en 1956. Le maire André Mignot choisit Pierre Bailleau, architecte en chef des Bâtiments civils et Palais nationaux, qui lui a été conseillé par le ministère de l’Education nationale. Hélas, ce dernier disparaît également en août 1957, après avoir livré son avant-projet. Ce sont les successeurs de son cabinet d’architecture, Jean-Michel Legrand et Jacques Rabinel, qui héritent du projet de stade.

Rabinel et Legrand rendent leurs plans au printemps 1958. Ils prévoient la construction de douze vestiaires à l’usage des sportifs et d’un vestiaire pour les arbitres, une infirmerie, des sanitaires, etc., au-dessus desquels serait bâtie une tribune d’honneur de 1 200 places, mais également l’aménagement de gradins non couverts comportant 2 600 places assises et 2 320 places debout. Ce projet soulève de houleux débats au conseil municipal, certains conseillers trouvant le projet trop somptueux et trop onéreux pour un petit stade alors que les temps sont difficiles. Le maire parvient néanmoins à faire approuver le projet tel quel et obtient une large subvention de l’Etat pour le mener à bien. L’aménagement des terrains est effectué en 1959 tandis que les tribunes et vestiaires sont bâtis entre mars 1960 et avril 1961. Le stade est ainsi inauguré le 1er mai 1961 lors d’une grande journée sportive et festive par un match de football opposant le Racing Club de Paris et le Stade de Reims devant 20 000 spectateurs.

Longue de plus de 80 m, la tribune est construite sur une structure composée de 19 portiques obliques en béton armé soutenant le porte-à-faux de 10 m. La succession de ces portiques est ponctuée par les entrées des vestiaires, protégées par de fines casquettes de béton. La conception de la tribune est particulièrement remarquable par le mélange de matériaux traditionnels tels que le moellon dégrossi de la façade arrière et du béton armé laissé brut, indiquant la volonté de concilier la modernité de la mise en œuvre et une esthétique classique pouvant s’harmoniser avec le paysage environnant. Le dessin de la couverture des tribunes en voile mince de béton supporté par un système de portique caractéristique de l'architecture des années 1960, mais mis en œuvre de manière très précoce dans le cas du stade Montbauron, témoigne de l'ingéniosité et de la haute technicité de ses auteurs.

Deux ans plus tard, les deux architectes construisent également le gymnase puis en 1969 la piscine couverte, complétant les nombreux équipements du parc sportif. Ces architectes connaissent par ailleurs une certaine renommée dans le domaine de l’architecture sportive par la suite, construisant plus d’une cinquantaine de piscines sur tout le territoire grâce à leur plan-type « Plein-Soleil ». Au parc de Montbauron, dans les années 2000, la piscine extérieure est supprimée, et le gymnase et la piscine couverte sont profondément modifiés par des extensions et réhabilitations, tandis que la tribune conserve la plupart de ses dispositions d’origine. En 2023, le ministère de la Culture attribue ainsi le label « Architecture contemporaine remarquable » (ACR) à la tribune du stade Montbauron.