De bouw van de Bijlmer startte in 1966. 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. Het was een voor die tijd vooruitstrevend concept dat een strikte scheiding tussen wonen, werken en recreëren kende, onderdeel van de filosofie is ook de scheiding van auto-, fiets- en voetgangersverkeer, die in de oorspronkelijke planologie van de Bijlmermeer strikt uitgewerkt was. Het idee achter het scheiden van de verkeersstromen was het voorkomen van verkeersongelukken en het tegengaan van verrommeling, de moderne mens had - volgens Le Corbusier - recht op een rustige groene woonomgeving zonder verkeer.
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 was gebouwd als 'modelwijk', dé wijk voor de moderne mens. Dit kwam niet overeen met de praktijk, de Bijlmermeer werd al zo'n 10 jaar na de bouw landelijk bekend vanwege sociale problemen. Doordat het voorzieningenniveau in de wijk achterbleef bij de 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.