Het ontwerp voor de wijk, vervaardigd door een team van de Amsterdamse Dienst Stadsontwikkeling onder leiding van architect en stedenbouwkundige Siegfried Nassuth werd geïnspireerd door de functionele stad-ideeën van de CIAM en de Zwitserse architect Le Corbusier. Een in die tijd vooruitstrevend concept dat een strikte scheiding tussen wonen, werken en recreëren kende. Onderdeel van die filosofie is ook de scheiding van auto-, fiets- en voetgangersverkeer, die in de oorspronkelijke planologie van de Bijlmermeer strikt uitgewerkt was.

Destijds werd het gebied ten zuiden van de huidige A9, dat tegenwoordig als Gaasperdam bekend staat, aangeduid als de Zuid-Bijlmer. Daarin was oorspronkelijk eveneens hoogbouw gepland: tien verdiepingen in het plandeel Holendrecht en iets lagere hoogbouw van zes verdiepingen in de plandelen Reigersbos en Gein. Gewijzigde inzichten leidden er toe dat deze hoogbouw alsnog werd geschrapt. In plaats daarvan werden er wijken met middelhoogbouw en laagbouw gerealiseerd. De eerste paal voor de woningbouw in de Bijlmermeer werd geslagen op 13 december 1966 door burgemeester Gijs van Hall. De eerste woningen werden in 1968 opgeleverd.

In de jaren zeventig werd de eerste metrolijn van Amsterdam aangelegd van het Centraal Station naar de Bijlmermeer. Deze lijn werd geopend op 14 oktober 1977, de lijnen 53 (Gaasperplaslijn) en 54 (Geinlijn). In 1997 opende metrolijn 50 (Ringlijn). Deze gaat vanuit Gein (in Gaasperdam) langs de Bijlmer naar Isolatorweg in het Westelijk Havengebied. Station Amsterdam Bijlmer ArenA werd tussen 2000 en 2007 op grote schaal verbouwd en uitgebreid.

De Bijlmermeer werd landelijk bekend vanwege sociale problemen. Doordat het voorzieningenniveau in de wijk achterbleef bij de gewekte verwachtingen ten tijde van de bouw en doordat de moderne, ruime flats moesten concurreren met nieuwe eengezinswoningen elders in de regio, bleven de Amsterdamse gezinnen waarvoor de wijk gebouwd was weg (in het ontwerp voor de Bijlmer ontbrak het aan diversiteit in het woningaanbod, waardoor het gevoelig was voor ontwikkelingen in de Amsterdamse woningmarkt). In plaats daarvan concentreerden zich grote groepen kansarmen in de wijk, waaronder veel immigranten uit de in 1975 onafhankelijk geworden kolonie Suriname. Bepaalde plekken in de Bijlmermeer werden geplaagd door criminaliteit, verloedering en drugsoverlast. Ook was er aanzienlijke werkloosheid. Bovendien bleek het ten tijde van het ontwerp zo moderne idee van de functionele stad minder goed uit te pakken dan verwacht. De strikte scheiding tussen wonen, werken en recreatie zorgde ervoor dat sommige delen van de Bijlmer na het vallen van de avond veranderden in verlaten spooksteden.

In de jaren negentig werd een grootscheepse vernieuwingsoperatie in gang gezet die inmiddels een heel eind gevorderd is. Een groot gedeelte van de hoogbouw is gesloopt en vervangen door kleinschaliger woningen, waaronder veel huisvesting in de koopsector. De resterende flats worden grondig gerenoveerd. Daarnaast zijn veel van de oorspronkelijk verhoogde wegen (de 'dreven') vervangen door wegen op maaiveld, door afgraving van de dijken en sloop van de viaducten. De meeste parkeergarages uit de oorspronkelijke opzet zijn daarbij ook afgebroken.

De vernieuwing moet leiden tot een minder eenzijdige bevolkingssamenstelling en een prettiger woonomgeving. Ook het uit de jaren tachtig daterende winkelcentrum Amsterdamse Poort is in 2000 geheel gerenoveerd. Het stadsdeel heeft in 2006 een nieuw kantoor betrokken aan het Anton de Komplein.
De laatste jaren zijn er ook steeds meer koopflats en woningen bijgekomen. In de periode van 2005 t/m 2008 is de flat 'Grubbehoeve' gerenoveerd en rondom de omgeving van de Grubbehoeve zijn vele woningen gebouwd, waaronder eengezinswoningen en appartementen. Grubbehoeve heeft ook een koopproject genaamd (Vereniging) KJEB, Koop Je Eigen Bijlmer, een samenwerkingsovereenkomst herpositionering 90 woningen Grubbehoeve, waar kopers bij het begin van de renovatie goedkoop een flat konden kopen. Naast Grubbehoeve verrezen in 2003 het Cultureel Educatief Centrum Ganzenhoef en in 2007 'De Kandelaar', een opvallend woongebouw met een aantal kerkzalen. Het is de bedoeling dat de zes te behouden flats in de G- en K-buurt rondom de metrobaan (behalve Grubbehoeve ook Gooioord, Groeneveen, Kruitberg, Kikkenstein en Kleiburg) met de omliggende openbare ruimte als Bijlmer Museum zoveel mogelijk in de oorspronkelijke staat zullen blijven, omdat de ideeën van de ontwerpers van de Bijlmermeer hier het beste zijn uitgewerkt. De groene hoven zijn inmiddels heringericht in Engelse landschapsstijl en de flat Kleiburg, waar onder de metroviaducten in 2001 een atletiekbaan, tennisbanen en een grote speeltuin werden gerealiseerd, wacht als laatste op renovatie.