Sân Lạch Tray được xây dựng năm 1957 từ một sân quần ngựa (một sân với khán đài bằng đất của câu lạc bộ Đua ngựa phố Lạch Tray). Một năm sau, chiều ngày 1 tháng 1 năm 1958, trận đấu bóng đá quốc tế đầu tiên diễn ra trên sân Lạch Tray là trận đấu giữa đội tuyển Hải Phòng với đội bóng đá Bát Nhất 2 (Trung Quốc) (Hải Phòng thắng 2-0). Cùng năm đó, lần lượt các đội Công an Triều Tiên (Cộng hòa Dân chủ Nhân dân Triều Tiên) (2-2), đội tuyển Phnom Penh (Campuchia).

Năm 1959, các khán đài được thay thế từ gỗ thành xi măng và có mái che trên khán đài A.

Năm 1963, tại đây đã diễn ra các trận đấu một bảng thuộc giải bóng đá quân đội các nước xã hội chủ nghĩa gồm Ba Lan, Tiệp Khắc, Bắc Triều Tiên và Việt Nam 2 (thực chất là đội tuyển Hải Phòng thay thế đội Mông Cổ).

Năm 1972, khi Hoa Kỳ đưa máy bay ném bom đánh phá miền Bắc nói chung và Hải Phòng nói riêng, các phòng thuộc 2 khán đài A và B được bệnh viện Hải Phòng sử dụng làm nơi cấp cứu.

Năm 1987, sân được cải tạo với việc xây dựng lại các khán đài, lắp 4 giàn đèn cao 30 m cho các trận đấu bóng đá vào buổi tối. Sân Lạch Tray được đổi tên thành sân vận động Trung tâm.

Sau lần cải tạo này, sân Lạch Tray còn sửa chữa nhiều lần vào các năm 1995 (hoàn thành năm 2001; sửa chữa các khán đài A và B; xây dựng khán đài C và D; sửa mặt sân và đường chạy điền kinh; kinh phí: 34,950 tỷ đồng) và 2003 (để sử dụng cho các trận đấu bóng đã nữ thuộc Đại hội Thể thao Đông Nam Á (SEA Games 2003); lắp bảng điện tử; kinh phí: 14,830 tỷ đồng).

Ngoài bóng đá và điền kinh, nhiều giải thi đấu thể thao khác cũng như các sự kiện văn hóa lớn được tổ chức trên sân vận động này.

Ngoài câu lạc bộ bóng đá Hải Phòng, các đội bóng khác của Hải Phòng (đã giải thể, sát nhập hay đổi tên) cũng đã từng lấy đây làm sân nhà như Điện lực Hải Phòng, Sông Cấm, Cảng Hải Phòng, Xi măng Hải Phòng, Xây dựng Hải Phòng và Quân khu 3