2002年釜山亚运会期间，广东省向国家提出了申办2010年亚运会的请示。
2003年11月12日，广东省政府和国家体育总局联名向国务院提交由广州市申办2010年亚运会的请示报告。国务院经慎重研究 后，同意广州申办2010年亚运会。
2003年12月22日，中国奥委会副主席于再清透露，中国奥委会已正式递交了申办亚运会意向书，申办口号为“动感亚洲，感动世界”。
2004年3月31日，中国广州2010年亚运会申办委员会向亚奥理事会正式递交了申亚报告书。同时提出申办的还有吉隆坡、首尔和安曼；但之后其他三个申办城市相继决定退出竞逐。
2004年4月8日，广州2010年亚运会申办委员会正式成立，10日广州举行了申亚启动仪式。
2004年7月1日，亚奥理事会宣布广州获得第16届亚运会主办权。
2005年7月8日，国务院办公厅正式复函给广东省人民政府和国家体育总局，同意成立第16届亚运会组委会。
2005年7月23日，2010年第16届亚运会组委会在广州珠岛宾馆正式成立，并召开了执委会第一次会议。国家体育总局刘鹏局长、广东省黄华华省长为亚运会组委会揭牌。
2006年11月17日，广州亚运会会徽在广州孙中山纪念堂隆重揭晓，以广州的象征——“五羊雕像”为主体轮廓设计的图案成为2010年广州亚运会会徽。
2007年3月9日，亚组委正式宣布“激情盛会、和谐亚洲”（Thrilling Games, Harmonious Asia）为亚运理念，它将永久载入亚洲奥林匹克运动的史册。
2008年4月28日，广州亚运会的吉祥物隆重出台。广州亚运的吉祥物取名乐羊羊，一套5种，为历届亚运会中数量最多的吉祥物。形象是运动时尚的五只羊，分别取名“阿祥”、“阿和”、“阿如”、“阿意”、“乐羊羊”，组成“祥和如意乐洋洋”，表达了广州亚运会将给亚洲人民带来“吉祥、和谐、幸福、圆满和快乐”的美好祝愿，也同时传达了本届运动会“和谐、激情”的理念 。
2009年4月21日 第16届亚运会赛会志愿者和城市志愿者招募工作正式启动。
2009年6月1日 广州亚运会组委会正式聘请成龙为广州亚运会“推广大使”。
2009年6月30日 经亚奥理事会执委会讨论通过，广州亚运会设42个大项、56个分项、473个小项，是亚运会历史上设项最多的一届。同日是亚运倒计时500天。广州亚运会首套纪念邮票——《第16届亚洲运动会》首发。
2009年11月12日 2010年第16届广州亚运会倒计时一周年庆典活动晚会在广州新体育馆隆重举行。
2009年11月25日 广州亚运会门票价格公布。2010年广州亚运会开闭幕式门票最高价6800元，最低价1600元；普通赛事门票最高价1600元，最低价10元。
2010年11月12日广州亚运会正式开幕。开闭幕式将在位于珠江新城南端珠江上的海心沙广场举行。
2010年11月27日广州亚运会闭幕。