Pada tanggal 22 Juni 1944, Banco Mercantil e Industri perbankan memberikan kredit ke Santiago Bernabéu dan Rafael Salgado untuk pembelian tanah berdekatan dengan Chamartín Estadio tua. Pada tanggal 5 September 1944, arsitek Manuel Muñoz Monasterio dan Luis Alemany Soler dipekerjakan dan struktur di situs mulai memberi jalan ke stadion baru. Pada tanggal 27 Oktober 1944, pekerjaan konstruksi di stadion dimulai.
The Nuevo Estadio Chamartín (Inggris: New Chamartín Stadium) diresmikan pada tanggal 14 Desember 1947 dengan pertandingan antara Real Madrid dan klub Portugal Os Belenenses, yang menghasilkan kemenangan 3-1 untuk Los Blancos. Stadion ini memiliki kapasitas 75.145 penonton awal, 27.645 di antaranya memiliki kursi (7,125 tertutup) dan 47.500 penggemar untuk berdiri. Sabino Barinaga adalah pemain pertama yang mencetak gol di stadion baru.
Tahun 1950-an
Renovasi besar pertama terjadi pada tahun 1954. Pada tanggal 19 Juni tahun itu, stadion diperluas untuk mengakomodasi 125.000 penonton. Dengan demikian, coliseum Madrid menjadi stadion terbesar. Pada tanggal 4 Januari 1955, setelah Majelis Umum Anggota Compromisaros, diputuskan bahwa stadion mengadopsi nama yang sekarang untuk menghormati klub Presiden Santiago Bernabéu.
Pada bulan Mei 1957, Real Madrid menggunakan listrik penerangan stadion dalam pertandingan melawan Sport Recife Brasil.
Tahun 1980-an
Perubahan besar berikutnya tidak terjadi di tahun 1980-an. Stadion ini harus beradaptasi dengan perubahan zaman dan dengan ini pada tahun 1982-an arsitek Rafael Luis Alemany dan Manuel Salinas dipekerjakan untuk proyek renovasi stadion, perbaikan berlangsung selama 16 bulan.
Perbaikan meliputi sejumlah titik. Pertama, FIFA memaksa dua-pertiga dari tempat duduk yang akan dibahas. Untuk alasan ini, Real Madrid memasang penutup atap perimeter tingkatan pertama dan kedua tempat duduk, kecuali sisi timur. Kapasitas stadion berkurang dari 120.000 hingga 90.800 penonton, 24.550 di antaranya ditutupi oleh atap baru. Proyek ini juga melibatkan renovasi façade, instalasi tanda-tanda elektronik baru di utara dan selatan, serta renovasi daerah pers, kamar loker, dan akses.

Tahun 1990-an
Pada pertengahan 1980-an, UEFA memperkenalkan standar keamanan baru karena kekerasan meningkat di stadion Eropa. Stadion ini dipaksa untuk membuat cara pintas terpisah untuk bagian stadion yang berbeda dan kursi untuk semua penonton. Pada 1990-an, Santiago Bernabéu mulain di renovasi lagi. Dewan Ramón Mendoza diberikan proyek untuk Gines Navarro Construcciones.
Pekerjaan dimulai pada tanggal 7 Februari 1992 dan menyimpulkan pada tanggal 7 Mei 1994 dengan biaya akhir lebih dari lima miliar peseta. Pekerjaan diakhiri dengan penciptaan sebuah teater di sisi barat dan di yayasan, ditambah dengan bangunan yang ada dengan menggunakan hidrolik jack.
Secara total, 20.200 kursi upgrade dipasang, dengan setiap kursi memiliki kemiringan 87 derajat, memastikan pandangan yang sempurna dan kedekatan dengan lapangan. Selain itu, untuk mengakses cincin baru, empat menara pintu masuk yang didirikan di luar, masing-masing dengan dua tangga dan ramp spiral pusat.
Dengan struktur baru, ketinggian stadion meningkat dari 22 m sampai 45 m. Ini menyebabkan masalah selama musim dingin. Kurangnya sinar matahari menyebabkan kerusakan rumput di lapangan. Untuk alasan ini, jaringan pipa polypropylene dipasang pada kedalaman 20 cm di bawah lapangan. Pada lebih dari 30 km panjang sistem pipa air panas beredar, menjaga rumput dari pembekuan pada suhu dingin. karena ketinggian itu perlu untuk memperbaiki dan meningkatkan kemampuan pencahayaan. Sebuah atap pelindung juga dipasang untuk melindungi para fans. Setelah renovasi itu, kapasitas stadion adalah 110.000 penonton.
Ketika Florentino Pérez menjadi presiden Real Madrid, ia meluncurkan "master plan" dengan satu tujuan: untuk meningkatkan kenyamanan Santiago Bernabéu dan kualitas fasilitas. Pérez menginvestasikan € 127.000.000 dalam lima tahun (2001-2006) dengan menambahkan ekspansi ke sisi timur stadion, serta menambahkan façade baru pada Pastor Damien jalan, kostum baru, kotak baru dan daerah VIP, sebuah tahap baru untuk menghormati dari sisi timur, daerah pers baru (juga terletak di sisi timur), sebuah sistem audio baru, bar baru, integrasi pemanasan di tribun, lift panorama, restoran baru, eskalator di akses menara, dan pelaksanaan serbaguna membangun di dalam Bapa Damien jalan.

Setelah pembesaran sisi timur lateral dan penciptaan galeri baru, kapasitas Santiago Bernabéu adalah 80.354, semua duduk. Perubahan terakhir adalah peningkatan sekitar lima ribu untuk kapasitas menjadi 85.454, dilakukan pada tahun 2012.

Pada tahun 2007, pertandingan ke-1.000 dimainkan di Santiago Bernabéu. Selain itu, revisi terbaru dari UEFA menjabat sebagai langkah akhir untuk memberikan Santiago Bernabéu elit Status stadion pada tanggal 14 November 2007, sebulan sebelum perayaan ulang tahun ke-60 peresmian stadion. Pada tahun 2007, pertandingan ke-1.000 dimainkan di Santiago Bernabéu. Selain itu, revisi terbaru dari UEFA menjabat sebagai langkah akhir untuk memberikan Santiago Bernabéu elit Status stadion pada tanggal 14 November 2007, sebulan sebelum perayaan ulang tahun ke-60 peresmian stadion. Pérez mengusulkan pembangunan atap yang bisa dibuka sebelum ia mengundurkan diri pada tahun 2005. Pada tahun 2009, Pérez terpilih kembali sebagai presiden klub, Pérez ingin merestrukturisasi Santiago Bernabéu.