1953年，中央体委与东北人民政府根据中央人民政府在各大区兴建体育学院的发展计划，成立了由东北文委、东北教育局、东北体委联合组成的东北体育学院筹备委员会，共同筹建沈阳体育学院前身东北体育学院。筹备委员会主任和东北体育学院第一任院长由时任东北人民政府教育部部长、东北体委主任、著名教育家车向忱同志兼任。1954年9月15日，学院第一批新生入学，东北体育学院正式成立，隶属中央体委。1956年2月24日，根据高教部的通知，学院改称为现名。2001年6月学院划转地方，由中央和地方共建。建院以来，学院为国家培养了18265名各级各类体育人才。
学院目前占地24万平方米，现有教职工706人，其中教师358人，博士和在读博士35人，硕士和在读硕士102人，有教授31人，副教授125人。各级各类在籍学生10629人，其中全日制在校本科生5471人，研究生253人，中专生421人,留学生47人，成人教育本专科学生3277人。
学院设有6个本科系、研究生部、成人教育部和竞技体校、附属中专体校两所体育学校；体育教育、运动训练、民族传统体育、社会体育、市场营销（体育市场营销方向）、运动人体科学、表演（体育艺术表演方向）、英语（体育英语方向）、公共事业管理（体育管理方向）、新闻学（体育新闻传播方向）、旅游管理（体育旅游方向）等11个专业具有学士学位授予权；体育人文社会学、运动人体科学、体育训练学3个专业具有硕士学位授予权；学校体育学为国家体育总局重点学科，冰雪项目为国家体育总局重点项目。学院承担着国家体育总局自由式滑雪、U型场地单板技巧项目参加亚冬会、冬奥会比赛代表队的组建、管理和训练工作，承担辽宁省拳击、蹦床、跆拳道、棒球、短道速滑、速度滑冰等六个项目的训练工作。
学院以冬季项目为特色纳入国家体育运动训练布局之中。附属竞技体校建校20多年来，坚持“亦读亦训，科学训练”的办学方针，在国内外重大比赛中取得了优异的成绩，共夺得世界三大赛金牌31枚，亚运会、洲际比赛金牌25枚，全运会金牌42枚，全国比赛金牌504枚；向国家输送优秀运动员200多人，培养国际运动健将19人，运动健将120人。在第十八届冬奥会上，竞技体校学生徐囡囡取得女子自由式滑雪空中技巧银牌，实现了我国冬奥史雪上项目奖牌零的突破。在2004?2005年度世界杯比赛中，我院李妮娜获得了我国女子自由式滑雪空中技巧世界杯赛历史上的第一个总冠军，韩晓鹏获得男子第一个总积分第三名，实现了我国在这一项目上的历史性突破。在2005年世界自由式滑雪空中技巧锦标赛中，李妮娜和队友郭心心夺得了女子组的冠军和第三名，这是我国滑雪历史上该项目的最好成绩。
学院的科研工作坚持为教学、训练服务的方针，承担了大量的科研项目、取得了丰硕的科技成果。改革开放以来，学院承担和完成了省部级课题22项，省教育厅课题5项,获得国家体育科技进步一等奖1项，二等奖2项，三等奖4项，国家奥运科技攻关服务一等奖1项，二等奖2项，获得冬季项目科技服务先进单位。学院与合肥智能研究所共同研制开发的“运动六维测力平台”属国内外首创，通过国家体育总局鉴定，达到了世界先进水平。目前承担国家级课题2项、省部级课题13项、省教育厅课题11项、国家体育总局运动训练攻关服务课题15项。
学院与日本、韩国、美国、英国、澳大利亚、俄罗斯、奥地利等国家和台湾地区共20多所院校建立了友好校际关系，广泛开展学术交流与科研合作。学院在国内率先引进了软式网球、自由式滑雪、木球、冰撬、单板滑雪、U型场地单板雪上技巧等运动项目。英国、美国、奥地利、俄罗斯、日本、韩国等国学生相继来我院学习汉语和民族传统体育，一些国外高水平运动员也来我院进行短期体育交流。
学院党的建设和建设取得了突出成绩。1997年首批进入辽宁省“文明校园”行列。1999年被沈阳市政府授予“沈阳市先进单位”荣誉称号。2002年被辽宁省教育工会授予“高校民主管理校务公开先进单位”。1999年、2000年、2002年学院党委三次被沈阳市委科教工委评为“先进党委”。2003年，学院被评为市科教系统宣传思想工作创新奖，被沈阳市人民政府授予“普法依法治理工作先进单位”称号，被省教育厅评为全省高校思想政治工作先进单位，被省委、省政府评为省精神文明创建“文明单位”。
学院划转地方后，学院党委认真学习贯彻“三个代表”重要思想和党的十六大精神，树立科学发展观，坚持解放思想、实事求实、与时俱进的思想路线，在省委、省政府的正确领导下，依托辽宁体育大省、强省的优势，确立了“立足辽宁，服务全国”建设国内一流、世界知名的体育大学的战略发展目标，大力实施人才强校工程和教学改革工程，整合教育资源，加强专业、学科建设，教育教学质量和综合办学实力明显提高。2003年来，为突出办学特色，实施国家奥运争光计划和全民健身服务计划，加快我省体育教育产业持续快速健康发展，实现学院跨越式发展和战略发展目标，学院在苏家屯区建成一个具有举办高台自由式滑雪空中技巧、单板U型场地雪上技巧比赛的设施齐全、功能完备、占地610亩的沈阳体育学院白清寨雪上运动基地。学院现正在筹建一所占地1032亩、功能完善、设施齐全、集教学、训练、科研为一体的现代化新校区，为辽宁老工业基地振兴，为中国的体育事业做出更大的贡献。
