Druga generalna przebudowa stadionu rozpoczęła się w 1966 roku. Projekt przebudowy opracowali architekci z Kijowskiego Strefowego Instytutu Badawczego Projektowania Typowego i Eksperymentalnego oraz z firmy Kijówprojekt. Kierownikiem projektu był Mychajło Hreczyna. Podstawą projektu była budowa drugiego poziomu trybun, po raz pierwszy w praktyce światowej, na oryginalnych żelbetowych, dwukonsoliowych belkach poprzecznych. Dwupoziomowa misa trybun stadionu została zaprojektowana na 100 062 miejsca. Zgodnie z tym projektem, nad górnym poziomem trybuny zachodniej ostatecznie wzniesiono kompleks reporterski, gdzie na wysokich podporach zamontowano kabiny komentatorskie, a także skocznię narciarską. Zainstalowano również dwie nowe elektroniczne tablice wyników o wymiarach 18x6 metrów: lewa pokazywała godzinę, datę i temperaturę powietrza, a prawa – nazwy drużyn, wynik meczu i autorów strzelonych bramek. Dzięki temu kijowski stadion stał się największym pod względem pojemności trybun stadionem w Związku Radzieckim i w Europie.