На тот момент в мире планетариев было 12, десять из которых были построены в Германии, московский считается одним из самых больших в мире и самым старым планетарием в России. Построен в 1927—1929 годах по проекту архитекторов М. О. Барща, М. И. Синявского и инженера Г. А. Зундблата. На постройку здания и приобретение оборудования было потрачено почти 250 тысяч золотых рублей.
На торжественном открытии, приуроченном к празднику Великого Октября, была проведена первая лекция с показом искусственного звездного неба, которую восторженно приняла публика и пресса.
Знаменитый Маяковский посвятил планетарию стихотворение "Пролетарка, пролетарий, заходите в Планетарий!" , в финале которого звучит призыв - «должен каждый пролетарий посмотреть на планетарий»!
Реконструировали планетарий в 1977 году, установив новые аппараты с программным обеспечением, в 1990 году при нем была открыта народная обсерватория с самым большим в Москве телескопом.
В 2019 году по случаю 90-летнего юбилея главный "звездный дом" страны подготовил для любителей астрономии мобильное приложение для iOs и Android.