Việc cải tạo lại Sân vận động Luzhniki bắt đầu ngay sau giải vô địch điền kinh thế giới IAAF vào tháng 8 năm 2013 và hoàn thành vào mùa hè năm 2017.
Phần mặt tiền của sân vận động được giữ nguyên.
Công suất của sân vận động được nâng cấp lên 81.000 chỗ ngồi, các khán đài được chia thành các khu khác nhau theo yêu cầu, chi tiết cụ thể của môn thể thao.
Sân vận động sẽ có một khán đài VIP dành cho 2.000 khách và một khu khách cho 4.500 người, khu vực truyền thông cũng được mở rộng, thiết kế với sức chứa khoảng 2.500 người và nơi đây còn có thiết kế thêm khoảng trống cho 300 người khuyết tật.Có 100 phòng chờ Sky Box.
Các ghế khán đài là màu đỏ thẫm cùng màu be, được bầu chọn trực tuyến của 137.000 cư dân thành phố. Các ghế ngồi càng gần với dân bóng sẽ có chất lượng càng tốt và độ nghiêng cũng được tăng lên để tầm nhìn được tốt hơn.
Tổng chiều rộng của tất cả các lối thoát cũng được tăng lên 100m (từ 144m đến 249m) để đảm bảo an toàn, loại bỏ tình trạng quá tải và đợi hàng dài. Có 44 cầu thang xếp tầng mới đã được lắp đặt dọc theo sân vận động , số lượng lối ra chính cũng được tăng lên từ 13 đến 16.
Khu vực bên dưới các khán đài gồm có 2 phòng tập thể dục ấm áp, phòng thay đồ, phòng hội thảo tin tức, khu vực phỏng vấn nhanh, văn phòng, quán cà phê, nhà vệ sinh cũng được tăng lên.
Một hệ thống đặc biệt chiếu sáng bức tường mặt tiền của sân vận động với 3 chế độ: ánh sáng ban ngày thông thường, ánh sáng ban đêm thông thường và ánh sáng lễ hội tươi sáng trong các ngày lễ.
Mục tiêu của dự án cải tạo sân vận động Luzhniki là: giữ lại ngoại thất quen thuộc đồng thời cũng xây dựng một đấu trường tương thích với FIFA.
Việc cải tạo, xây dựng sân vận động Luzhniki chính thức được khởi công vào năm 2014. Các cấu trúc không chịu lực của công trình đều được tháo dỡ, chỉ giữ lại các bức tường, mái nhà nhô ra, các vòng bi và một số bộ phận củng cố sự ổn định của sân vận động.
FIFA yêu cầu thiết kế sân vận động phải bảo vệ được người hâm mộ khỏi ánh sáng mặt trời và các yếu tố khắc nghiệt từ thời tiết, chính vì thế mà kế cấu mái nhà nhô ra trên Luzhniki cũ không đủ dài và đã được mở rộng. Đó là mái vòm bằng bạc được mở rộng thêm 11 mét để bảo vệ khu vực khán đài. Vật liệu sử dụng cho kết cấu mái của sân vận động Luzhniki chính là những cấu kiện kim loại mới, được vận chuyển từ Cheliabinsk được sản xuất bởi một nhà máy địa phương với trọng lượng lên tới 460 tấn thép.
Mái sân vận động Luzhniki cũ có kích thước là 230.000 m2, được trang bị lớp chống ăn mòn trong khi mái nhà mới đã được thay thế bằng tấm Polycarbonate bán trong suốt hiện đại, rất bền bỉ với mức truyền ánh sáng cao, chống va đập tốt sẽ mang đến sự bảo vệ đáng tin cậy và an toàn cho các khán đài.
Một điểm đặc biệt nữa của mái sân vận động Luzhniki mới đó là thiết kế mái vòm cong với những tấm mái có thể kéo ra, thu vào hiện đại, tiện lợi hơn.
Một sàn quan sát trên mái nhà là một tính năng bổ sung. Nó cung cấp một cái nhìn tuyệt vời của trung tâm Moscow, Novodevichy Convent, các tòa nhà chọc trời của Trung tâm kinh doanh quốc tế Moscow và Lomonosov Moscow State University. Nó nằm ngay đối diện sàn quan sát phổ biến trên Vorobyovy Gory (Hills).
Hệ thống đèn LED tích hợp sẽ biến mái sân vận động thành một chiếc màn hình rộng 40.000 m2 có khả năng hiển thị cờ nhóm, điểm số, video trực tiếp trận đấu hoặc bất kỳ thông tin nào khác.
Cấu trúc bằng tấm Polycarbonate lấy sáng cùng kế cấu thép chắc chắn sẽ mang đến một sân vận động độc đáo, lý tưởng, mở ra ánh nắng mặt trời cùng không khí trong lành trong những ngày ấm áp nhưng cũng rất nhanh chóng che chắn khán đài khi gặp thời tiết xấu.
Chính những nét độc đáo, ấn tượng trong kết cấu thép, kết cấu mái sân vận động Luzhniki đã làm nên vị trí số 1 về sân vận động thế giới của Luzhniki.
Nước Nga đã rất cố gắng và hoàn thiện nốt kế hoạch cải tạo sân vận động Luzhniki. Đến năm 2017, công trình vĩ đại này đã hoàn thành, hệ thống đèn, đèn pha, âm thanh, ánh sáng đã được lắp đặt xong xuôi. Ngay cả hệ thống rễ cỏ cũng đã được tăng cường từ trong mùa đông bằng cách sử dụng các công nghệ đặc biệt và đã có thể cho phép diễn ra các trận đấu bóng đá trên đó. Trận đấu bóng đầu tiên sau khi việc cải tạo sân Luzhniki hoàn thành là trận đấu giao hữu giữa chủ nhà Nga và Argentina vào tháng 11 năm 2017
Việc cải tạo và nâng cấp đã hoàn thành và sân vận động Luzhniki đã sẵn sàng bắt đầu nhiệm của mình vào ngày 14 tháng 6 với trận khai mạc giữa chủ nhà Nga vs Arab Saudi.
Kết cấu thép VSTEEL