ในอดีตกรมพลศึกษา เป็นหน่วยงานที่มีหน้าที่ดำเนินการผลิตครูพลศึกษา โดยรับโอนโรงเรียนพลศึกษากลาง มาดำเนินการตั้งแต่ปี พ.ศ. 2479 และได้มีการจัดตั้ง “วิทยาลัยพลศึกษา” ขึ้นเมื่อวันที่ 1 มกราคมพ.ศ. 2498 เพื่อดำเนินการสอนในระดับประกาศนียบัตรวิชาการศึกษาชั้นสูง (ป.กศ.สูง) และตั้ง “โรงเรียนฝึกหัดครูพลานามัย” ขึ้นในปีการศึกษา 2501 เพื่อดำเนินการสอนในระดับประกาศนียบัตรวิชาการศึกษา (ป.กศ.)

ต่อมาได้ยุบเลิกโรงเรียนฝึกหัดครูพลานามัย ในปี พ.ศ. 2512 และได้ขยายหลักสูตรของวิทยาลัยพลศึกษาเป็นระดับปริญญาตรี โดยเป็นส่วนหนึ่งของวิทยาลัยวิชาการศึกษา แต่ยังคงดำเนินการโดยกรมพลศึกษา และใช้ชื่อว่า “วิทยาลัยวิชาการศึกษาพลศึกษา” ในปี พ.ศ. 2514 ได้ยุติการดำเนินการวิทยาลัยพลศึกษาในส่วนกลางและโอนวิทยาลัยวิชาการศึกษาพลศึกษา ไปให้วิทยาลัยวิชาการศึกษาดำเนินการต่อไป กรมพลศึกษาได้เปิดดำเนินการผลิตครูพลศึกษาในส่วนภูมิภาค โดยเริ่มเปิด “วิทยาลัยพลศึกษาจังหวัดเชียงใหม่” ขึ้นเป็นแห่งแรก ต่อมาในปี พ.ศ. 2515 เปิด “วิทยาลัยพลศึกษาจังหวัดมหาสารคาม” และมีการเปิดเพิ่มขึ้นในจังหวัดต่างๆ เรื่อยมา จนกระทั่งมีวิทยาลัยพลศึกษารวม 17 แห่ง

เมื่อกระทรวงศึกษาธิการมีนโยบายบรรจุข้าราชการครูจากผู้ที่มีวุฒิการศึกษาระดับปริญญาตรี กรมพลศึกษาจึงหาแนวทางยกฐานะวิทยาลัยพลศึกษาให้สามารถเปิดทำการสอนในระดับปริญญาตรี โดยในระยะแรกได้จัดทำโครงการร่วมมือทางวิชาการกับกรมการฝึกหัดครู เป็นสถาบันสมทบของวิทยาลัยครู เพื่อเปิดสอนระดับปริญญาตรีหลักสูตรต่อเนื่อง ตั้งแต่ปีการศึกษา 2531 ในขณะเดียวกันก็มีแนวทางที่จะเปิดดำเนินการสอนระดับปริญญาตรีด้วยตนเอง จนได้มีการร่างพระราชบัญญัติเพื่อยกฐานะวิทยาลัยพลศึกษาขึ้นเป็นสถาบันการศึกษาระดับปริญญา ในปี พ.ศ. 2538 และใช้ชื่อ “ร่างพระราชบัญญัติสถาบันกาญจนมงคล พ.ศ. …”

กรมพลศึกษา ได้เสนอร่างพระราชบัญญัติสถาบันกาญจนมงคลตามลำดับ พร้อมกับที่กรมอาชีวศึกษาได้เสนอร่างพระราชบัญญัติสถาบันเทคโนโลยีปทุมวัน และกรมศิลปากรได้เสนอร่างพระราชบัญญัติสถาบันพัฒนศิลป์ ซึ่งกระทรวงศึกษาธิการได้ให้ความเห็นชอบในร่างพระราชบัญญัติทั้ง 3 ฉบับ แต่เนื่องจากสาเหตุบางประการกรมพลศึกษาได้นำร่างพระราชบัญญัติสถาบันกาญจนมงคลกลับมาพิจารณาทบทวนใหม่อีกครั้งหนึ่ง เป็นเหตุให้ไม่สามารถนำเข้าสู่ที่ประชุมสภาผู้แทนราษฎรได้ทันเวลา เนื่องจากสภาผู้แทนราษฎรหมดอายุลง จึงต้องนำร่างพระราชบัญญัติสถาบันกาญจนมงคล มาเริ่มดำเนินการตามขั้นตอนใหม่อีกครั้งหนึ่งภายหลังจากที่มีการจัดตั้งรัฐบาลใหม่แล้ว

การดำเนินการเพื่อยกฐานะดังกล่าว ได้ดำเนินเรื่อยมากระทั่งสภาผู้แทนราษฎรได้ส่งร่างพระราชบัญญัติสถาบันการพลศึกษา ไปยังสำนักงานเลขาธิการคณะรัฐมนตรี เพื่อทูลเกล้าฯ ถวาย พระบาทสมเด็จพระบรมชนกาธิเบศร มหาภูมิพลอดุลยเดชมหาราช บรมนาถบพิตร เพื่อทรงลงพระปรมาภิไธย

พระบาทสมเด็จพระบรมชนกาธิเบศร มหาภูมิพลอดุลยเดชมหาราช บรมนาถบพิตร ทรงลงพระปรมาภิไธย เมื่อวันที่ 31 มกราคม พ.ศ. 2548 และประกาศในราชกิจจานุเบกษา ฉบับกฤษฎีกา ตอนที่ 13 ก เมื่อวันที่ 4 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2548 จึงนับได้ว่าสถาบันการพลศึกษาได้ก่อกำเนิดขึ้นอย่างเป็นทางการตั้งแต่วันที่ 5 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2548

พ.ศ. 2562 สถาบันการพลศึกษาเปลี่ยนแปลงสภาพองค์กรเป็นมหาเป็นมหาวิทยาลัยตามพระราชบัญญัติมหาวิทยาลัยการกีฬาแห่งชาติ พ.ศ. 2562