O Velódromo Rainha Maria Amélia foi inaugurado a 29 junho de 1894, assinalando-se este ano o 130º aniversário da sua abertura oficial.
Em 1893 foi fundado o Velo Club do Porto, com sede no antigo Chalet do Palácio de Cristal. Por pedido do seu presidente, o Barão de Paçô Vieira, o rei D. Carlos foi instituído como Presidente Honorário, ficando a designar-se Real Velo Club do Porto.
Na falta de um recinto para a prática do ciclismo em expansão em finais do século XIX entre as elites da cidade, D. Carlos cedeu os terrenos da quinta do Palácio Real para a construção do Velódromo. O engenheiro Estevão Torres, 2º secretário do clube, foi o responsável pelo levantamento das plantas da quinta para o efeito, sendo o acesso feito pela então designada rua de Pombal (atual rua Adolfo Casais Monteiro).
O Velódromo integrava construções acessórias, uma elegante tribuna em madeira para cerca de 700 pessoas (outras fontes referem 400 pessoas), albergando ao centro o camarote real. Por baixo da tribuna ficavam cerca de 50 camarotes alugados pelos sócios para aí guardarem as suas roupas, bicicletas, etc. Uma arquibancada com três ordens de assentos, com capacidade para mil lugares, ficava situada ao cimo de uma das rampas. Existia ainda um espaço descoberto destinado a peões. Em frente estava situada uma tribuna de partida e chegada com um quadro identificativo das voltas a percorrer. No mesmo local, no andar superior, encontrava-se a tribuna do júri. Entre a lotação das tribunas e os lugares de peões a capacidade de espetadores do Velódromo era aproximadamente entre 2500 a 3000 lugares. A construção do Velódromo e tribuna foi dirigida pelo sócio José Isidoro de Campos.
Sobre a sua vivência são conhecidas numerosas notícias de corridas e eventos aí realizados, como a de uma festa de beneficência em favor de um dispensário para crianças, patrocinado pela Rainha D. Amélia.
Após a implantação da República o Velódromo esteve inativo. Em 1915 reapareceu com a designação de Velo-Club do Porto e manteve a atividade no local até à década de 1930. Com a instalação do Museu Nacional Soares dos Rei em 1940, o espaço foi transformado num jardim arqueológico. As obras de reabilitação do edifício em 2001 recuperaram a memória do antigo Velódromo, com a construção dos dois semicírculos nos topos que fechavam a pista.