ศูนย์เยาวชนกรุงเทพมหานคร (ไทย-ญี่ปุ่น) เกิดขึ้นจากความประสงค์ในการจัดสร้างถาวรวัตถุขึ้นเป็นอนุสรณ์ เพื่อมอบให้แก่ประเทศไทย เนื่องในงานสมโภชกรุงรัตนโกสินทร์ 200 ปี ในเดือนเมษายน พ.ศ. 2525 ซึ่งคณะรัฐมนตรี นำโดยพลเอกเกรียงศักดิ์ ชมะนันทน์ นายกรัฐมนตรีในขณะนั้น เล็งเห็นประโยชน์ในการส่งเสริมและพัฒนาเยาวชนของชาติ จึงมีมติอนุมัติโครงการจัดสร้างศูนย์เยาวชน พร้อมทั้งมอบหมายให้กรุงเทพมหานคร โดยสำนักสวัสดิการสังคม เป็นผู้ดำเนินการ ต่อมา นายเชาวน์วัศ สุดลาภา ผู้ว่าราชการกรุงเทพมหานครขณะนั้น มีคำสั่งแต่งตั้ง คณะกรรมการอำนวยการจัดสร้างศูนย์เยาวชน โดยมีนายสมชัย วุฑฒิปรีชา รองผู้ว่าราชการกรุงเทพฯในขณะนั้นเป็นประธาน ร่วมด้วยกรรมการอีก 14 คน เพื่อรับผิดชอบและประสานงาน ก่อสร้างอาคารศูนย์เยาวชน

โดยคณะกรรมการพิจารณาเห็นว่า พื้นที่ประมาณ 73 ไร่ บริเวณสนามกีฬาดินแดง ริมถนนโรงปุ๋ย (ต่อมาเปลี่ยนชื่อเป็นถนนมิตรไมตรี เพื่อเป็นอนุสรณ์สืบเนื่องกับศูนย์เยาวชนฯ) ในเขตห้วยขวาง (ปัจจุบันอยู่ในเขตดินแดง ซึ่งตั้งแยกขึ้นใหม่เมื่อ พ.ศ. 2537) ซึ่งเป็นของกรุงเทพมหานครอยู่แล้วแต่เดิม เหมาะสมกับการเป็นสถานที่จัดสร้าง นอกจากนี้ ยังมีอาคารกีฬาเวสน์ ที่ทำการศูนย์เยาวชนวิชูทิศ ซึ่งตั้งอยู่ก่อนหน้านั้นแล้ว และต่อมาก็รวมเข้าเป็นส่วนหนึ่งของศูนย์เยาวชนแห่งนี้ด้วย เมื่อรัฐบาลญี่ปุ่นเห็นชอบรายละเอียดโครงการแล้ว จึงมอบหมายให้เอกอัครราชทูตญี่ปุ่นประจำประเทศไทยในขณะนั้น ลงนามในสัญญาข้อตกลงจัดสร้างศูนย์เยาวชน ร่วมกับผู้แทนรัฐบาลไทยคือ อธิบดีกรมวิเทศสหการ กระทรวงการต่างประเทศ ในขณะนั้น เมื่อวันที่ 23 กรกฎาคม พ.ศ. 2522 โดยมีบริษัท คุเมะ สถาปนิกและวิศวกร จำกัด เป็นผู้ออกแบบอาคารสนามกีฬา และควบคุมการก่อสร้าง ร่วมกับข้าราชการกรุงเทพมหานครที่เกี่ยวข้อง จนแล้วเสร็จเมื่อเดือนธันวาคมปีเดียวกัน

ต่อมา มีการประกวดราคาก่อสร้างขึ้นที่ประเทศญี่ปุ่น ผลปรากฏว่า บริษัท โอบายาชิ งูมิ จำกัด ชนะการเสนอราคาและเข้ารับดำเนินงานก่อสร้าง โดยเมื่อวันที่ 21 มกราคม พ.ศ. 2523 กรุงเทพมหานครลงนามในสัญญาก่อสร้างร่วมกับทั้งสองบริษัท ระบุการแบ่งงานก่อสร้างออกเป็นส่วนของฝ่ายไทยและฝ่ายญี่ปุ่น ซึ่งฝ่ายไทย โดยกรุงเทพมหานคร รับผิดชอบการทดสอบและถมปรับสภาพพื้นดิน พร้อมทั้งปลูกหญ้าและต้นไม้รอบบริเวณ, จัดเตรียมสถานที่ให้พร้อมสำหรับการก่อสร้าง, ติดตั้งระบบไฟฟ้า ระบบประปา ระบบโทรศัพท์ภายนอก และระบบระบายน้ำเสีย, ปรับปรุงอาคารกีฬาเวสน์ พร้อมทั้งหอพักนักกีฬา จำนวน 2 หลัง, จัดสร้างสนามฝึกซ้อมฟุตบอล สนามเทนนิส และสนามตะกร้อ, จัดสร้างโรงอาหาร พร้อมทั้งอาคารหอพักเจ้าหน้าที่และคนงาน จำนวน 2 หลัง 16 ห้อง, จัดสร้างลานจอดรถ 2 แห่ง พร้อมทั้งถนนเชื่อมโยงภายในบริเวณ, จัดสร้างรั้วกั้นรอบบริเวณ พร้อมทั้งรอบสนามฝึกซ้อม และหอพักนักกีฬา, จัดหาโต๊ะเก้าอี้สำหรับใช้ภายในสำนักงาน พร้อมทั้งเครื่องเรือนสำหรับห้องอาหาร

ส่วนฝ่ายญี่ปุ่น โดย บจก.โอบายาชิ งูมิ รับผิดชอบการจัดสร้างอาคารที่ทำการ ขนาด 3 ชั้น ซึ่งประกอบด้วย โรงยิมเนเซียม โถงแสดงนิทรรศการ ห้องฝึกอาชีพ ห้องสมุด ห้องฝึกซ้อมในร่ม ห้องประชุม ห้องอาหาร และห้องทำงานเจ้าหน้าที่, จัดสร้างสนามกีฬากลางแจ้งขนาดมาตรฐาน พร้อมทั้งลู่วิ่งและอัฒจันทร์ ซึ่งรองรับผู้ชมจำนวน 8,000 คน, จัดสร้างสระว่ายน้ำขนาด 25*50 เมตร พร้อมทั้งอัฒจันทร์ ซึ่งรองรับผู้ชมจำนวน 800 คน, เวทีกิจกรรมกลางแจ้ง รองรับผู้ชมจำนวน 200 คน, ห้องฉายภาพยนตร์ พร้อมทั้งเวทีการแสดง รองรับผู้ชมจำนวน 200 คน, อุปกรณ์กีฬาทุกชนิด ทั้งประเภทติดตั้งยึดกับพื้นดิน และที่สามารถเคลื่อนย้ายได้ พร้อมทั้งอุปกรณ์และเครื่องอำนวยความสะดวกต่างๆ สำหรับอาคารและสถานที่ข้างต้น, จัดหาชั้นวางหนังสือในห้องสมุด

ทั้งนี้ งานก่อสร้างส่วนมากของฝ่ายไทย เริ่มขึ้นหลังจากที่ฝ่ายญี่ปุ่นดำเนินงานแล้วเสร็จ ส่วนฝ่ายญี่ปุ่นแบ่งงานก่อสร้างออกเป็นสองระยะคือ ระหว่างเดือนกุมภาพันธ์-กรกฎาคม พ.ศ. 2523 ดำเนินงานก่อสร้างอาคารที่ทำการ พร้อมทั้งอัฒจันทร์ของสนามกีฬากลางแจ้งบางส่วน โดยทุนช่วยเหลือจากรัฐบาลญี่ปุ่น มูลค่า 1,000 ล้านเยน และระหว่างเดือนกรกฎาคม พ.ศ. 2523-ตุลาคม พ.ศ. 2524 ดำเนินงานก่อสร้างในส่วนอื่นทั้งหมด โดยทุนช่วยเหลือจากรัฐบาลญี่ปุ่น มูลค่า 1,900 ล้านเยน รวมงบประมาณก่อสร้าง ทั้งในส่วนของกรุงเทพมหานคร และที่รัฐบาลญี่ปุ่นให้ความช่วยเหลือ เป็นเงินทั้งหมดกว่า 300 ล้านบาท อนึ่ง เมื่อวันที่ 18 เมษายน พ.ศ. 2523 พันเอกถนัด คอมันตร์ รองนายกรัฐมนตรีในขณะนั้น เป็นประธานพิธีวางศิลาฤกษ์ศูนย์เยาวชน และเมื่อวันที่ 22 ตุลาคม พ.ศ. 2524 พลเรือเอกเทียม มกรานนท์ ผู้ว่าราชการกรุงเทพมหานครในขณะนั้น เป็นประธานพิธีรับมอบศูนย์เยาวชน จาก บจก.โอบายาชิ งูมิ โดยกรุงเทพมหานครตั้งชื่อศูนย์เยาวชนแห่งนี้ว่า ศูนย์เยาวชนกรุงเทพมหานคร (ไทย–ญี่ปุ่น)[5]