Tiền thân là Trường huấn luyện Kỹ thuật TDTT Trung ương, thành lập ngày 19-11-1959. Năm 1969, Trường được đổi tên thành Khu tập huấn thể dục thể thao trung ương. Năm 1989, Khu tập huấn lại được nâng cấp, đổi tên thành Trung tâm Huấn luyện thể thao quốc gia I. Từ năm 2009 đến nay thì đổi tên thành Trung tâm Huấn luyện thể thao quốc gia Hà Nội.

Từ gần 40 cán bộ và khoảng 150 HLV, VĐV của vài môn thể thao gồm Điền kinh, Bơi, Bóng đá, Bóng chuyền, Thể dục, diện tích chỉ có 9ha đến nay Nhổn là nơi tập trung ăn ở của khoảng 50 bộ môn với hơn 1.000 VĐV, HLV, chuyên gia thể thao. Trung tâm đóng góp trung bình từ 70- 80 % huy chương cho đoàn thể thao VN tại các đấu trường SEA Games, Asiad, Olympic…