Stadion byl otevřen 13. září 1931 při utkání s rakouským celkem Admira Vídeň. Brankou Petroneho zvítězila Viola 1:0. Tvůrce stadionu byl inženýr Pier Luigi Nervi, famozní postava italské architektury 20. století a autor staveb jako Výstaviště «Italia 61» v Turíně a Papežovy audienční auly ve Vatikánu.
Stadion byl na přání tehdejšího sportovního ředitele Fiorentiny postaven v městské části Campo di Marte a původní název zněl «Giovanni Francesco Berta».
Nová stavba nahradila starý stadion v ulici Bellini, kretý neměl kvalitu odpovídající klubu aspirujícímu na ty nejvyšší cíle a vyřešil se tak dlouholetý problém, že městu chyběl víceúčelový stadion.
Stavba byla rozdělena do dvou fází
Stavba stadionu trvala dva roky a dělila se na dvě části. První část stavby proběhla od října 1930 do listopadu 1931, za tuto dobu byla postavena hlavní krytá tribuna.
Kontrola stavby začala 11. června 1932, k officiální kolaudaci došlo o měsíc pozdějí, 11. července 1932. A následovala druhá část stavby, jež probíhala od července 1932 do prosince téhož roku byly postaveny nekryté tribuny a věž Maratona. Nejprve došlo ke kolaudaci nových tribun, jako poslední byla v lednu 1933, po sérii úprav, uvedena do provozu i 70 metrů vysoká věž Maratona, dnešní dominanta stadionu.
Stadion byl slavným inženýrem Nervim vytvořen ve stylu moderní architektury, je postaven ve tvaru písmene «D», byl prvním tohoto typu v Itálii a jeho koncepce je dodnes obdivována. Tato unikátnost ovšem působí i značné problémy, jakékoliv zamýšlené úpravy jsou bržděny památkářskými úřady. Na stadionu Artemio Franchi bylo sehráno mnoho mezinárodních zápasů například 7. května 1933 zde italská reprezentace porazila tým Československa 2:0.
