بعد إنشاء نادي ريال مدريد عام 1902 انتقل النادي بين عدة ملاعب متواضعه قبل أن ينتقل إلى "كامبو دي أودونيل" عام 1912
استعمر نادي الريال ملعب الـ كومبو دي أودونيل لمدة 12 عاماً و لكنه تحرّك مجدداً لينتقل إلى ملعب "كامبو دي سويداد لاينيل" و هو ملعب يتسع لـ 8 آلاف مشاهد, و لكن نادي الريال انتقل مجدداً بعد 12 شهراً إلى ملعب "إستاديو دي شامارتين" الذي اتسع لـ 22,500 ألف مشاهد و ليشهد مباراة الريال ضد نيوكاسل يونايتد كما شهد الملعب فوز ريال مدريد بأول بطولة للدوري الإسباني
في عام 1943 تم انتخاب الدون سنتياغو دي بيرنابيو الذي رأى أن الملعب الحالي غير كافٍ لطموحات النادي فقام ببناء ملعب افتتح في الـ 14 من ديسمبر عام 1947 و هذا هو الملعب الذي نعرفه اليوم على الرغم من أنه لم يحُز على الإسم إلا عام 1955 و كانت أولى مبارياته بين الريال و بيلينيسيس و انتهت بفوز الريال 3 - 1 و كان الملعب آنذاك يستوعب 75,300 ألف متفرج
في عام 1953 تمت إضافة صَفّ ثالث جديد للملعب مما زاد من قدرته الإستيعابية للمتفرجين ليتسع لـ 120 ألف متفرج
تزامن وقت التعديلات في الملعب مع بزوغ نجم نادي الريال مدريد على أنه أحد أقوى الأندية التي تتنافس للفوز بالبطولات في السنوات الاحقة, و أحد هذه البطولات فازوا بها على أرض البيرنابيو و هو كأسهم الأوروبي الثاني و كانت المباراة ضد فيورنتينا بفوز 2 - 0 و العام الذي تلاه لعبت الكثير من نهائيات الكأس الأوروبية على أرض السنتاغو بيرنابيو مثل عام 1969 بين أ.سي ميلان و أياكس و عام 1980 بين نوتنجهام و إتش.إس.في و تعد أول مباراة رسمية للمنتخب الإسباني على أرض البرنابيو كانت عام 1964 ضد روسيا. و نظراً لإستقبال البرنابيو العديد من البطولات تم القيام بالمزيد من التعديلات لتزداد سعته لتضم 90 ألف متفرج كما لعبت مباريات ألمانيا و إسبانيا و إنجلترا و النهائي بين إيطاليا و ألمانيا حين فازت إيطاليا 3 - 1
في عام 1992 تم القيام بتعديلات إضافية ليضم الملعب مجدداً أكثر من 100 ألف متفرج (بالتحديد 106,500) كما تم ترميم الشكل الخارجي للملعب و إضافة أبراج المدخل التي نراها اليوم في الزوايا
هذه الزيادة الجديدة في السعة أدت إلى منافسة بين الريال و برشلونه حول أي من الملعبين يستطيع يستضيف أكبر عدد من المتفرجين و هي منافسة خسرتها مدريد في موسم في موسم 1998-1999 تطبيقاً لقواعد الفيفا حيث تناقص عدد المقاعد في البرنابيو ليعود إلى 74,300 ألف متفرّج و لكن تعديلاً أخيراً جرى مؤخراً سمح للملعب بأن يستقبل 80 ألف متفرج و بهذا إمتلأت جميع المساحات في الملعب
بعد هذا التعديل الذي جرى عام 2005 يمكن أن يستلم الملعب تقييماً من الإتحاد الأوروبي لكرة القدم بخمسة نجوم ما يتيح له الفرصة لإستقبال بطولات الكأس الأوروبية مستقبلاً. و مؤخراً قام الرئيس السابق فلورنتينو بيريز أعلن عن إقتراح إضافة سقف قابل للسحب و بهذا يصبح الملعب أفضل ملعب في العالم