Der U-Bahnhof Olympiazentrum steht als Teil der sogenannten Olympialinie U3 (Münchner Freiheit – Olympiazentrum) unter Denkmalschutz. Der 1966 erfolgte Zuschlag zur Austragung der Olympischen Spiele verlieh den U-Bahn-Plänen der Stadt München einen enormen Schub. Zuvor hatte es in München keine U-Bahn gegeben. Bereits 1972 wurde die Linie U3 mit dem damaligen Endhaltepunkt Olympiazentrum eröffnet. Die Kreisreliefs des Künstlers Waki Zöllner in den Wänden und die mit Isarkies versehenen Bodenplatten entsprechen dem damaligen Zeitgeist – die ursprünglichen Sitzschalen aus orangefarbenem Kunststoff wurden allerdings in der Zwischenzeit ausgetauscht. Alle U3-Bahnstationen stehen mittlerweile auf der Denkmalliste. Damit befinden sich anerkannte Münchner Baudenkmäler nun auch unter, und nicht nur über der Erde.
Über dem U-Bahnhof befindet sich der offen gestaltete Busbahnhof. Er ist Teil des Denkmals-Ensembles. Die Dachflächen aus Stahl wurden originalgetreu ausgetauscht und mit Photovoltaik-Anlagen versehen. Geplant ist eine Entsiegelung und Umgestaltung zu einem „grünen Parkeingang“ mit mehr Aufenthaltsqualität.
Eigens für die Olympischen Spiele wurde auf einer ehemaligen Güterbahntrasse entlang des nordwestlichen Randes des Olympiaparks ein S-Bahnhof errichtet. 1988 wurde der Bahnhof der Natur überlassen. Immer wieder war das Gelände Gegenstand unterschiedlicher Nutzungsüberlegungen. Vor einigen Jahren wurde das Areal von der Stadt München erworben, um es zu einer Grünverbindung zwischen Olympiapark und Lerchenauer See zu machen.
