Az uszoda 1930-ban épült, tervezője az a Hajós Alfréd (1878-1955) volt, aki 1896-ban Athénban az első újkori olimpián Magyarország első két aranyérmét nyerte úszásban, majd az 1924-es párizsi olimpia szellemi versenyén Lauber Dezsővel készített stadiontervével ezüstérmet szerzett. Mivel akkor aranyérmet nem adtak ki, valószínűleg Hajós az egyetlen, aki sportolóként és a szellemi olimpián is győzött. (Szellemi olimpiai versenyeket 1912 és 1948 között rendeztek.)

A Hajós által megálmodott létesítményt a vasbeton szerkezet lehetőségének merész kihasználása, korszerű tér- és homlokzatformák kialakítása jellemzi. (A statikai terveket Gergely Jenő készítette.) A széles homlokzati előcsarnokból lépcsők vezetnek az emeletre, innen lefelé érhetők el a lelátó ülései. A tribünök alatt öltözők, az előcsarnok felett szolgálati lakás és irodák kaptak helyet. A lépcsők félhenger alakú kiugrásokban helyezkednek el, a hátsó traktusba pedig a zuhanyozók és a büfé kerültek.

A nagymedence, a kismedence és a három ugrótorony (ezek közül már csak egy van meg) a magas árvízszint miatt az emeleten kapott helyet, alattuk gépészeti helyiségeket alakítottak ki. Az épület homlokzatát klinkertégla burkolat fedi, a déli főbejárat mellett a Duna-parti nyugati homlokzat is hangsúlyos, és árkádsor teszi ünnepélyessé. A műemlékké vált, modern stílusú vöröstéglás épület volt az első magyar fedett uszoda, amely 1975 óta viseli tervezője, Hajós Alfréd nevét.

A létesítmény 1937-ben Csonka Ferenc építész és Csonka Pál statikus tervei szerint szabadtéri úszómedencékkel és műugró toronnyal bővült. Az épületből a nagymedencéhez téli kiúszó alagút, illetve csatorna vezet, a háromszintes ugrótornyok a korra jellemző plasztikus formákkal épültek.

A második világháborúban, Budapest ostroma idején megrongálódott létesítményt 1945. augusztus 25-re építették újjá. A megnyitó ünnepség alkalmából rendezett versenyen Székely Éva a 100 méteres mellúszásban országos csúcsot úszott. Az uszodát azóta többször bővítették, 2006-ban az úszó Európa-bajnokságra új műugrótorony, versenycélú úszómedence, ezer néző befogadására alkalmas lelátó és kiszolgáló részlegek épültek, amelynek a Széchy Tamás Uszoda nevet adták. A Nemzeti Sportuszodát legutóbb 2014-ben korszerűsítették.

A két sportlétesítmény együttese az ország úszósportjának központja. A jelenleg nagyjából 80 ezer négyzetméteres területen összesen nyolc fedett, illetve nyitott medence és a nemzetközi szabványoknak is megfelelő műugróemelvény várja a profi és amatőr sportolókat.

Az uszoda több nagy világversenynek adott már otthont, 1958-ban, 2006-ban és 2010-ben úszó Európa-bajnokságnak, 1945-ben, 1969-ben és 1999-ben öttusa világbajnokságnak, 1958-ban, 2001-ben és 2014-ben vízilabda Eb-nek, de rendeztek már vízilabda Bajnokok Ligája-döntőt is a Margitszigeten.