Die Planungen für einen Nachfolgebau des in die Jahre gekommenen Parkstadions reichen bis in die späten 1980er-Jahre zurück. Am 29. August 1989 stellte der damalige Präsident Günter Eichberg das Projekt „Arena im Berger Feld“ vor, das zunächst mit rund 100 Millionen D-Mark und 45.000 Plätzen kalkuliert war. 1990 präsentierte der Verein ein erstes Modell, dessen Kosten bereits auf rund 250 Millionen D-Mark gestiegen waren, und 1991 legte das Bauunternehmen Philipp Holzmann AG ein Konzept für ein 50.000 Zuschauer fassendes Stadion mit einem Kostenrahmen von 320 Millionen D-Mark vor. Aufgrund der zunehmenden finanziellen Schwierigkeiten des FC Schalke 04 wurden diese ambitionierten Pläne Mitte der 1990er-Jahre zunächst wieder verworfen.
Erst mit dem Amtsantritt einer neuen Vereinsführung um Manager Rudi Assauer im Jahr 1996 wurden die Planungen wieder aufgenommen und konkretisiert. Der symbolische erste Spatenstich erfolgte am 21. November 1998. Mit der Umsetzung wurde das Düsseldorfer Architekturbüro HPP Hentrich-Petschnigg & Partner betraut. Nach knapp drei Jahren Bauzeit war die Arena im August 2001 fertiggestellt; sie gilt als das erste vollständig privat finanzierte Stadion in Deutschland, mit Gesamtkosten von rund 191 bis 192 Millionen Euro.
Die Eröffnung erfolgte mit einem Turnier am 13. und 14. August 2001 unter Beteiligung des 1. FC Nürnberg und von Borussia Dortmund. Das erste Bundesliga-Pflichtspiel im neuen Stadion fand am 18. August 2001 statt, als der FC Schalke 04 sich mit 3:3 von Bayer 04 Leverkusen trennte.
Als konzeptionelles Vorbild diente den Architekten die GelreDome in Arnheim, von der sowohl die Idee eines schließbaren Dachs als auch die eines verschiebbaren Rasens übernommen wurde. Das Dach der Arena besteht aus einer rund 3.700 Tonnen schweren Stahl-Raumfachwerkkonstruktion, die mit einer lichtdurchlässigen, weißen Glasfasergewebe-Bespannung verkleidet ist. Der bewegliche Dachteil direkt über dem Spielfeld lässt sich innerhalb von rund 30 Minuten vollständig öffnen oder schließen, indem die beiden Dachhälften seitlich zur Seite bewegt werden; während eines laufenden Spiels kann das Dach jedoch nicht mehr bewegt werden, weshalb die Entscheidung über den Dachstatus jeweils rund 90 Minuten vor Anpfiff vom Schiedsrichter getroffen wird.
Das zweite technische Alleinstellungsmerkmal ist das verschiebbare Naturrasenspielfeld: Der Rasen liegt auf einer beweglichen Stahlwanne, die auf Schienen hydraulisch nach außen vor das Stadion gefahren werden kann; ein vollständiger Verschiebevorgang dauert rund dreieinhalb bis vier Stunden und kostet pro Vorgang etwa 13.000 Euro. Dadurch lässt sich der Rasen bei nicht-fußballerischen Veranstaltungen schonen, während im Innenraum ein Hartboden für andere Nutzungen freigelegt wird. Wegen des Bergbaus im Untergrund wurde die Gründung der Arena auf 660 bis zu 17 Meter tief gerammte Pfähle gestellt; zudem ist die Unterkonstruktion der Südtribüne so konstruiert, dass sie sich um bis zu 16 Meter zurückziehen lässt, um auf mögliche Bergsenkungen reagieren zu können.
Zur Erstausstattung gehörte ein rund 29 Tonnen schwerer Videowürfel des Herstellers Philips im 4:3-Format mit Bildschirmflächen von jeweils etwa 34,7 Quadratmetern; in der Saison 2016/17 wurde dieser durch einen neuen Videowürfel des Herstellers Hisense mit Bildschirmflächen von je 76,32 Quadratmetern ersetzt, der seinerzeit als einer der größten seiner Art in Europa galt. Die Arena ist zudem mit einer eigenen Kapelle für Taufen und kirchliche Trauungen ausgestattet, ähnlich wie das Berliner Olympiastadion und der Frankfurter Deutsche Bank Park, verfügt über ein bargeldloses Zahlungssystem an 32 Kiosken sowie über eine rund fünf Kilometer lange Bierleitung zur zentralen Versorgung der Verkaufsstellen. Die Arena ist als UEFA-Stadion der höchsten Kategorie 4 eingestuft.
In der Saison 2006/07 wurde die Kapazität leicht reduziert, um die Barrierefreiheit für Rollstuhlfahrer zu verbessern. Am 13. Januar 2010 kam es zu einem Riss in der Dachmembran, der zunächst auf Vereisung zurückgeführt wurde; im Dezember desselben Jahres verursachten starke Schneefälle weitere Schäden an mehreren Membranfeldern des Dachs, in deren Folge die für den 30. Dezember 2010 geplante Austragung der Biathlon-Weltmeisterschaft der Mannschaften (World Team Challenge) verlegt und erst am 27. März 2011 nachgeholt werden konnte. Im November 2013 wurde die komplette Dachhaut für rund 18 Millionen Euro erneuert und dabei von der ursprünglichen Glasfaserbespannung auf ein neues Polyestergewebe umgestellt.
Auch die Zuschauerkapazität wurde mehrfach erhöht: Zur Saison 2013/14 kamen rund 300 zusätzliche Plätze hinzu, wodurch die nationale Kapazität auf 61.973 und die internationale auf 54.442 Plätze stieg; zur Saison 2015/16 folgten weitere 298 Plätze, sodass seither national 62.271 und international 54.740 Zuschauer zugelassen sind. In der Saison 2016/17 wurde außerdem der ursprüngliche Videowürfel durch ein neues, deutlich größeres Modell des Herstellers Hisense ersetzt. Am 10. Dezember 2019 wurde der Vorplatz der Arena zu Ehren des im selben Jahr verstorbenen langjährigen Managers Rudi Assauer in „Rudi-Assauer-Platz“ umbenannt; seither lautet die offizielle Adresse der Arena „Rudi-Assauer-Platz 1“.
Der ursprüngliche und bis heute für internationale Wettbewerbe der UEFA offiziell verwendete Name der Arena lautet „Arena AufSchalke“ – dieser neutrale Name kommt insbesondere dann zum Einsatz, wenn UEFA- oder FIFA-Regularien eigene Sponsorennamen für Stadien während eines Turniers untersagen, etwa während der Fußball-Europameisterschaft 2024.
Zum 1. Juli 2005 erwarb die Brauerei Veltins die Namensrechte an der Arena, die seither im allgemeinen Sprachgebrauch als „Veltins-Arena“ bekannt ist; der Sponsoringvertrag ist auf eine Laufzeit bis zum Jahr 2027 angelegt. Am 10. Dezember 2019 erhielt zudem der Vorplatz der Arena den Namen „Rudi-Assauer-Platz“ zu Ehren des ehemaligen Schalker Managers, was auch die offizielle postalische Adresse der Arena veränderte.
Bei der Eröffnung im August 2001 bot die Arena Platz für 60.204 Zuschauer; durch mehrere Ausbaustufen stieg die Kapazität für nationale Spiele bis 2015/16 auf 62.271 Plätze, während für internationale Partien mit Sitzplatzpflicht 54.740 Zuschauer zugelassen sind. Für Konzerte mit zusätzlichen Innenraum-Stehplätzen kann die Arena sogar bis zu 70.000 Besucher fassen.
Mit 2.366.568 Besuchern war die Arena im Jahr 2014 das meistbesuchte Stadion Deutschlands; in den Jahren 2015 (2.575.054 Besucher), 2016 (2.341.344) und 2017 (2.303.054) belegte sie jeweils den zweiten Platz im bundesweiten Vergleich.
Zahlreiche Einzelveranstaltungen sorgten für internationale Zuschauerrekorde in ihrer jeweiligen Sportart: Am 12. September 2004 sahen 30.925 Zuschauer die Handballpartie TBV Lemgo gegen den THW Kiel – ein damaliger Weltrekord im Vereinshandball. Am 7. Mai 2010 verfolgten 77.803 Zuschauer das WM-Eröffnungsspiel der Eishockey-Weltmeisterschaft zwischen Deutschland und den USA (2:1 nach Verlängerung) und stellten damit einen Weltrekord für ein Eishockeyspiel auf, der über mehrere Monate Bestand hatte. Bei der ELF-Championship-Partie zwischen Rhein Fire und den Vienna Vikings am 22. September 2024 kamen mit 62.271 Zuschauern noch einmal annähernd die volle nationale Fußballkapazität zusammen. Auch im Dartsport (20.210 Zuschauer beim German Darts Masters am 25. Mai 2018) und im Boxen (60.000 Zuschauer beim Kampf Wladimir Klitschko gegen Ruslan Tschagajew am 20. Juni 2009 sowie 40.000 beim Kampf Vitali Klitschko gegen Albert Sosnowski am 29. Mai 2010) wurden in der Arena Zuschauerbestwerte erzielt.
Bereits am 26. Mai 2004 war die noch als „Arena AufSchalke“ bezeichnete Spielstätte Schauplatz des UEFA-Champions-League-Finales, in dem der FC Porto die AS Monaco mit 3:0 bezwang. Bei der Fußball-Weltmeisterschaft 2006 war Gelsenkirchen einer der zwölf deutschen Spielorte und trug vier Gruppenspiele aus – Polen gegen Ecuador (0:2), USA gegen Tschechien (0:3) sowie Argentinien gegen Serbien und Montenegro (6:0) – sowie das Viertelfinale zwischen England und Portugal am 1. Juli 2006, das nach einem torlosen 0:0 nach Verlängerung im Elfmeterschießen mit 1:3 an Portugal ging, wobei Torhüter Ricardo drei englische Elfmeter parierte.
Am 9. Dezember 2003 wurde zudem ein Champions-League-Gruppenspiel zwischen Beşiktaş Istanbul und dem FC Chelsea aus Sicherheitsgründen nach den Terroranschlägen von Istanbul im November 2003 kurzfristig von Istanbul in die Arena AufSchalke verlegt.
Bei der Fußball-Europameisterschaft 2024 war Gelsenkirchen erneut Spielort und firmierte turnierbedingt wieder als „Arena AufSchalke“: Hier fanden die Gruppenspiele Serbien gegen England (16. Juni 2024), Spanien gegen Italien (20. Juni 2024) und Georgien gegen Portugal (26. Juni 2024) statt. Zum Höhepunkt wurde das Achtelfinale am 30. Juni 2024, als England gegen die Slowakei nach einem spektakulären Fallrückzieher-Ausgleichstreffer von Jude Bellingham in der Nachspielzeit mit 2:1 nach Verlängerung gewann, nachdem Harry Kane in der Verlängerung den Siegtreffer erzielt hatte.
Als Teil des pandemiebedingt in Deutschland konzentrierten Endrundenturniers der UEFA Europa League 2019/20 trug die Arena zudem am 5. August 2020 unter Ausschluss von Zuschauern das Achtelfinale zwischen Inter Mailand und dem FC Getafe aus, das Inter mit 2:0 für sich entschied.
Neben dem Fußball hat sich die Arena vor allem als Austragungsort der Biathlon-Weltmeisterschaft der Mannschaften, besser bekannt als „Biathlon auf Schalke“ beziehungsweise „World Team Challenge“, etabliert. Initiator war der ehemalige Biathlet und Langläufer Herbert Fritzenwenger, der das Konzept ursprünglich in Ruhpolding entwickelt hatte und 2001 von der Eignung der neu errichteten Arena überzeugt war; nach anfänglicher Skepstis auch bei Manager Rudi Assauer fand die erste Austragung am 28. Dezember 2002 vor 35.000 Zuschauern in der ausverkauften Arena statt und wurde von Martina Beck und Michael Greis gewonnen. Bei der Ausgabe 2012, dem Abschiedsrennen von Magdalena Neuner, verfolgten über 52.000 Zuschauer und 5,5 Millionen TV-Zuschauer das Event, das seither zu den beliebtesten Wintersportveranstaltungen Deutschlands zählt.
Die Arena war zudem 2003 und 2004 Heimspielstätte der Rhein Fire in der NFL Europe und Schauplatz des World Bowl XII am 12. Juni 2004, den die Berlin Thunder mit 30:24 gegen die Frankfurt Galaxy gewannen. Am 13. Oktober 2007 fand hier ein Speedway-Grand-Prix statt, und am 7. Mai 2010 war die Arena Schauplatz des Eröffnungsspiels der Eishockey-Weltmeisterschaft 2010 zwischen Deutschland und den USA mit Weltrekordkulisse. Seit 2024 ist die Arena zudem etablierter Austragungsort für American Football in der European League of Football: Am 22. September 2024 gewann Rhein Fire hier vor 62.271 Zuschauern das ELF-Championship-Game gegen die Vienna Vikings und verteidigte damit seinen Titel.
Als Konzertarena empfing das Stadion zahlreiche internationale Stars, darunter Bruce Springsteen, U2, AC/DC, Depeche Mode, Rammstein sowie im Rahmen der „Eras Tour“ auch Taylor Swift. Zudem fanden in der Arena Opernaufführungen statt, so „Aida“ im Jahr 2001, „Carmen“ 2003 und „Turandot“ 2005, ebenso wie mehrjährig die „TV total Stock Car Crash Challenge“ zwischen 2005 und 2015 sowie diverse elektronische Musikfestivals wie „Unite with Tomorrowland“ 2016 und 2017.
Die Veltins-Arena ist bis heute die Heimspielstätte des FC Schalke 04, der aktuell in der 2. Bundesliga spielt, und bietet für nationale Spiele Platz für 62.271, für internationale Partien für 54.740 Zuschauer. Der Namenssponsoringvertrag mit der Brauerei Veltins läuft bis 2027; bei internationalen Turnieren wie der Europameisterschaft 2024 tritt das Stadion weiterhin unter seinem ursprünglichen, neutralen Namen „Arena AufSchalke“ auf.
Auch mehr als zwei Jahrzehnte nach ihrer Eröffnung zählt die Arena mit ihrem schließbaren Dach und dem verschiebbaren Rasen zu den technisch anspruchsvollsten Fußballstadien Europas und bleibt zugleich eine der meistgenutzten Mehrzweckarenen Deutschlands – als jährlicher Austragungsort des „Biathlon auf Schalke“, als etablierte Bühne für American-Football-Großereignisse der European League of Football und als gefragte Konzertlocation für internationale Tourneen. Der nach Rudi Assauer benannte Vorplatz und die anhaltende Nutzung sowohl für sportliche Großveranstaltungen als auch als Heimstätte eines Traditionsvereins wie Schalke 04 unterstreichen die fortdauernde Bedeutung der Arena für die Region Gelsenkirchen und das Ruhrgebiet.