מימיו הראשונים של מועדון כדורגל מדריד ב1902 נדדה הקבוצה בין המגרשים הקטנים השונים בעיר, בעיקר באיצטדיון אודונול. עם התפתחות הכדורגל בספרד בכלל ובמדריד בפרט, כולל כמובן עליה ניכרת במספר חברי המועדון, נחנך באפריל 1923 איצטדיון חדש באזור הסיאודד לינאל שבצפון-מזרח העיר, צפונית לכיכר ה"סיבלס". אולם תוך זמן קצר הבינו במדריד שהקבוצה צריכה בית גדול יותר, קרוב יותר למרכז העיר, ולאחר שנה בלבד במגרש החדש חנך המועדון איצטדיון חדש וגדול יותר.

15,000 מקומות בלבד היו סביב המגרש החדיש שמוקם בשכונה הנושאת את אותו שם, ונבנה בסגנון בריטי של אותם ימים. פפה קאסטל, שחקן עבר של הקבוצה וארכיטקט באותם ימים, השלים ב17 במאי 1924 את בניית איצטדיון הצ'מרטין החדש שמוקם ממש מאחורי המגרש הקודם. המגרש נחנך באותו היום במשחק ידידות חגיגי מול ניוקאסל יונייטד האנגלית, בו ניצחה ריאל מדריד 3-2.

מלחמת האזרחים שהתחוללה בספרד בין השנים 1936-1939 שוב הותירה את ריאל מדריד ללא בית, לאחר שהצ'מרטין נהרס כמעט לחלוטין ויציעי העץ שבו שימשו לפחמים ולחימום בתים. שלושה חודשים עמלו מאות מדרידיסטאס, בהתנדבות מלאה, לשיקום האיצטדיון. ואכן, לאחר חודשיים של נדודים והתחננויות לשתי הקבוצות האחרות של עיר הבירה (ואייקס - לימים ראיו ואיאקנו, ואתלטיקו אוויאסיון - לימים אתלטיקו מדריד), שבה ריאל מדריד לצ'מרטין המשופץ ב3 בדצמבר 1939.

בחירתו של דון סנטיאגו ברנבאו לנשיא המועדון ב1943 בישרה על עידן חדש במועדון שעתיד להיות המפואר בעולם, אך נכון לאותם ימים היה שרוי בבינוניות גדולה ואף גרוע מכך. אבל לברנבאו היה חזון, ושום דבר לא יכל לעצור בעדו. הפעולה החשובה הראשונה שלו כנשיא המועדון הייתה בנייה של איצטדיון חדש, מפואר יותר וגדול יותר מהצ'מרטין המיושן והמתפורר. ב27 באוקטובר 1944 החלה בניית היכל הכדורגל המוכר לנו כיום, בצמוד לאיצטדיון הישן. תהליכי הבנייה אילצו את ריאל מדריד לנדוד שוב בפעם האחרונה בהיסטוריה שלה למטרופוליטנו של אתלטיקו אוויאסיון בתמורת לכניסה חופשית של חברי המועדון המארח למשחקים, עד השלמת הבנייה בדצמבר 1947. 3 מיליון פזטות השקיע סנטיאגו ברנבאו על הקרקע ב"Avenida del Generalismo Franco" עליה נבנה האיצטדיון, לימים שדרת ה"קאסטיאנה" היוקרתית.

ה14 בדצמבר 1947 הוא היום ההיסטורי שבו נחנך ה"נואבו צ'מרטין", הצ'מרטין החדש, במשחק חגיגי מול בלנשש הפורטוגלית. 3-1 ניצחה מדריד כאשר את שער הבכורה במקדש החדש זכה לכבוש סבינו בארינגה. משחק הליגה הראשון באיצטדיון החדש, שהיה המפואר והמתקדם ביותר בתבל באותם ימים, נערך באותו מייד בשבוע שלאחר מכן, לאחר שסנטיאגו ברנבאו ביקש מההתאחדות לתת למדריד להמשיך את החגיגות בבית, ולדחות את משחק החוץ המתוכנן נגד אספניול. למרבה האירוניה, הייתה זו אתלטיק בילבאו הבאסקית שזכתה לחטוף בראש משנואת נפשה. 75,340 צופים חזו ב5-1 ההיסטוריה, הכמות הגדולה ביותר עד אותם ימים בספרד.

אותה עונה הייתה למרבה הצער הגרועה ביותר בתולדות המועדון, שרק במחזורי הסיום הצליח לשמור על מקומו בליגה. אבל אף על פי כן, אותה שנה בישרה על תחילת הפיכתה של ריאל מדריד למועדון המפואר בעולם. אל ארבעים אלף חברי המועדון הצטרפו עוד שמונת אלפים תוך שלושה חודשים בלבד. ומספר שנים לאחר מכן, במיוחד עם הצטרפותו של אלפרדו די סטפאנו, הפך הצ'מרטין למקום הכי טוב בעיר. האיצטדיון הטוב ביותר בעולם לקבוצה הטובה ביותר בעולם.

בינואר 1955 החליט חבר המנהלים של המועדון לקרוא לאיצטדיון על שמו של הפרזידנטה דון סנטיאגו ברנבאו, לכבוד ולהוקרת האיש שנתן את כל כולו עבור התפתחות המועדון במשך 43 שנים. שחקן, מאמן, מנהל ונשיא. ובעיקר, והכי חשוב, אוהד. מספרים שברנבאו עצמו ממש לא אהב את הרעיון והתעקש להמשיך לקרוא לאיצטדיון צ'מרטין.

במשך השנים עבר ה"סנטיאגו ברנבאו" שיפוצים רבים, הראשון והעיקרי שבהם התרחש לפני המונדיאל שנערך בספרד ב1982. זרקורים מרשימים, יציעים חדשים (התלולים ביותר באירופה), ושני מסכי וידאו - הראשון מסוגם באיצטדיון כדורגל, שנחנכו במשחק ידידות בין ספרד ובריה"מ בפברואר 1982; כל אלה נוספו עם השנים. בטורניר זכה האיצטדיון לארח את הגמר הגדול בין איטליה למערב-גרמניה לעיני יותר מ90,000 צופים.

ב1990 החל שיפוץ נוסף בו נהרסו יציעי העמידה ונבנה המוזיאון המפואר, ושמונה שנים לאחר מכן, בהתאם לסטנדרטים החדשים של אופ"א, עבר הברנבאו שידרוג נוסף אם כי תכולתו קטנה לכ80,000 מקומות ישיבה בלבד. גם כיום, יותר מחמישים שנים לאחר בנייתו, הברנבאו הוא המקום הטוב ביותר לראות בו כדורגל. החוויה האוליטימטיבית עבור כל מדרידיסטה.