Historia W 1915 baron Pierre de Coubertin wybrał Lozannę na centrum administracyjne ruchu olimpijskiego. Od 1922 roku znajduje się tu Siedziba Międzynarodowego Komitetu Olimpijskiego (IOC). Coubertin gromadził eksponaty najpierw w kasynie w Lozannie, a potem w Villi Mon Repos. Wybrany w 1980 roku na przewodniczącego MKOL Juan Antonio Samaranch postanawia zbudować w tym mieście nowe muzeum W 1982 roku otwarto tymczasowe muzeum w centrum Lozanny. Po otwarciu zauważono braki w zasobach, w tym niekompletną kolekcję medali, plakatów i pochodni. Do czasu ukończenia stałego muzeum zostały one uzupełnione.
Budynek Muzeum Olimpijskiego został zaprojektowany przez meksykańskiego architekta Pedro Ramíreza Vázqueza i szwajcarskiego Jean-Pierre’a Cahena.
31 grudnia 2012 roku Muzeum zostało zamknięte z powodu remontu. Przeprowadziła go szwajcarska firma architektoniczna Brauen & Wälchli (BWTK). Podczas remontu została powiększona powierzchnia wystawiennicza do 3000 m². Przeniesiono restaurację, tak aby można było podziwiać panoramę Alp i jeziora Genewskiego. Podczas trwającego 23 miesiące remontu niektóre eksponaty były pokazywane na łodzi Helvétie zacumowanej przed muzeum na Jeziorze Genewskim.