Будівля чотириповерхова (включаючи цокольний поверх), цегляна, складається з двох основних об’ємів: циліндра і зігнутого під прямим кутом паралелепіпеда, що охоплює циліндр з боків. Внаслідок сполучення круглої і прямокутної у плані форми утворюється зазор, що являє собою внутрішнє подвір’я. У циліндричному об’ємі зосереджено основні приміщення — манеж із залою для глядачів, вестибуль з гардеробом, фойє і кулуари; у прибудові — службові та допоміжні приміщення. Внутрішнє подвір’я використовується для вигулювання тварин. Покрівля — металева. Перекриття — зі збірного залізобетону. Цоколь будинку облицьовано рожевим гранітом, стіни — світло-сірою керамічною плиткою, колони - білим інкерманським каменем. Купол вкрито декоративною металевою лускою та увінчано циліндричним ліхтарем зі шпилем.

Особливу увагу привертає інженерно-технічне рішення купольного перекриття. Збірний залізобетонний купол зведено без використання риштувань і опалубки. Залізобетонна оболонка являє собою сферу радіусом 30,18 м зі стрілою підйому 7,75 м. Зовнішній діаметр нижнього опорного кільця — 42,3 м, верхнього — 13,6 м. Залізобетонна сфера налічує п’ять конічних поясів, кожний з яких складається з 32 трапецієподібних панелей, а вся оболонка — із 160 панелей. Для монтажу купола в центрі споруди було зведено металеву башту з підйомним краном. Другий кран встановлено ззовні нижнього опорного кільця. Монтаж здійснювався навісним засобом шляхом послідовного збирання кільцевих поясів. Після бетонування швів кільце ставало самонесучим і виконувало роль опори для монтажу наступного пояса. Виконаний у стилістиці освоєння класичної спадщини, характерної для …х рр. Центральний циліндричний об’єм прикрашає колонада спрощеного композитного ордера. У вертикальній площині будівля за класицистичним каноном поділяється на три частини. Цокольний поверх являє собою п’єдестал, на якому стоїть триповерхова споруда. Роль вінцевої частини виконує купол. До головного входу з боку площі ведуть широкі гранітні сходи, що мають півкруглу в плані форму.
Споруда цирку — характерний зразок архітектурної спадщини кін. 1950-х — поч. 1960-х рр., особливістю якої є унікальне інженерно-технічне рішення купола.
Циркове мистецтво в Києві сягає у 10ст., першими артистами були скоморохи (зображені на фресках Софійського собору), які виступали зазвичай просто неба. У 17 ст. за царським указом їхні виступи було заборонено. Проте у 18 ст. трапляються відомості про циркові вистави у балаганах на ярмарках, зокрема в Києві — на Контрактах. На 1835—36 припадають відомості про перші тимчасові цирки в Києві, побудовані іноземцями. У 2-й пол. 19 ст. визначилися «циркові» місця в місті: Шато-де-Флер, площі Хрещатицька, Бессарабська, Троїцька, де у тимчасових дерев’яних спорудах виступали відомі циркові колективи. 1875 у Києві відкрився перший стаціонарний цирк «Лльказар» у будинку О. Бергоньє на вул. Фундуклеївській (тепер вул. Б. Хмельницького, 5). У 1878 власник перетворив його на театр. Новий цегляний двоповерховий будинок цирку, який був одним з найкращих у Росії і Європі, побудував за проектом Е. Брадтмана дресирувальник коней П. Крутиков на вул. Миколаївській, 7 (тепер вул. Архітектора Городецького, будинок не зберігся). Цирк під назвою «Гіппо-палас» відкрився у листопаді і функціонував до 1941. У 1920— 30-х рр. київський цирк під керівництвом директорів О. Кіссо (1917—28) і Д. Вольського (1928—40) став одним з провідних постановочних цирків СРСР. Відповідно до головних завдань розвитку радянського цирку він мав бути школою сміливості: демонструвати фізичну силу, спритність і красу людини, розкривати її духовні багатства, всіляко розвивати клоунаду як одну з вершин комічного, демонструвати дресированих тварин. У довоєнний час на київській цирковій арені поставлені найкращі номери та атракціони різних циркових жанрів, у яких брали участь еквілібристи, акробати, ексцентрики, жонглери, фокусники, повітряні гімнасти, дресирувальники, клоуни та ін. Велику увагу приділяли пантомімі (дія без слів) і меломімі (поєднання дії і слова). У 1920-х рр. циркові приміщення використовувалися для агітації і пропаганди комуністичних ідей, в них проводилися мітинги, конференції, збори, зустрічі тощо. Ставилися спектаклі на кшталт «10 років ДПУ» (1928), в яких прославлялась історія цього кривавого органу. Циркові колективи розбурхували кампанії боротьби з т. зв. викривленням класової лінії у мистецтві, з правим ухилом, з атрибутами минулого (забо-ронили лакове взуття, жабо, циліндри, фраки — як «наслідування аристократам»; фокстроти і чарльстони — «пройняті сексуальністю»), за зменшення іноземного репертуару, за чистку профспілкового апарату тощо.
У 1929 в Київському цирку створено новий номер «Три Авіо», незабаром «Тріо Рост» — перші розмовні номери українською мовою. Того ж року в ньому почав діяти перший і єдиний в Україні Науковий кабінет вивчення циркового процесу, яким керував проф. О. Володимирський. 1935—38 працювала творча майстерня з підготовки нових номерів під керівництвом М. Міхельсона, значними досягненнями якої були номери «Силові акробати Ялові», канатоходці «Цовкра».
Під час Великої Вітчизняної війни цирк було зруйновано. У серпні 1944 почалися вистави в цирку-шапіто на площі поряд з театром музичної комедії (вул. Червоноармійська, 53), 1950—59 цирк діяв на вул. Червоноармійській, 17/45 (будинок не зберігся). Було створено художню раду цирку (1953), організовано Український цирковий колектив, базою якого став відкритий 1 липня 1960 стаціонарний цирк на пл. Перемоги.
Національні циркові колективи стали створюватися в СРСР після Великої Вітчизняної війни, у т. ч. український, незважаючи на спротив чиновників «Союздержцирку». У новому приміщенні Київського цирку зароджувалися, готувалися, вдосконалювалися і випускалися нові номери. Ставилося завдання надати їм високопрофесійного рівня, національного характеру і колориту, готувати нові програми, які мали відбивати притаманні українському народові відвагу, завзяття, використовувати народні музику і танці, одяг, реквізит, оздоблений орнаментом тощо. До складу постановочної групи увійшли: письменники П. Глазовий, І.Муратов, М. Татарський; режисери В. Арістов, О. Івашутич, В. Скляренко; художник Л. Писаренко; балетмейстер Б. Таїров; композитори і диригенти — І. Додюк, Д. Клебанов, О. Свєшников, Л. Філіпенко. Керівником колективу став заслужений артист РРФСР П. Маяцький. Підготовка і репетиції проходили в Харкові, прем’єра «День народження» відбулася 21 липня у Києві. В першій програмі брали участь «Гуцульські акробати» під керівництвом В. Максимова, антиподисти Ф. Микитюка (неперевершений номер у своєму жанрі), родина жонглерів і акробатів Філіпенків, актори Олексієнки з «Музичною кузнею», музичні ексцентрики Аронови і Байдини, пластичний етюд артистів Лисиненків, акробатичне тріо (С. Бєлов, М. Галанкіна, В. Фоменко), коміки В. Байдин і П. Копит, мім К. Мусін. Завершував програму номер «Куля сміливості» (подружжя Н. Сорокіна та П. Маяцький).
Окрасою циркового мистецтва стали унікальні номери еквілібристів В. та М. Французових, неперевершені виступи еквілібристів — батька й сина М. і А. Єгорових, атракціони з дресированими хижаками народних артистів СРСР В. і Л. Шевченків. їхні номери, що зажили світової слави, називали «сенсацією на манежі». Значним досягненням стали акробатичний номер «Черемош» під керівництвом заслуженого артиста УРСР В. Максимова, «Еквілібр на котушках» А. Підгорного, «Танці на дроті» Е. Косяченко, «Музичний сувенір» групи Гриньє, «Акробатична поема краси й спритності» акробатів-вольтижерів С. Белова, М. Галанкіної і В. Фоменка. Жонглер Г. Попович на конкурсі в Парижі «Цирк завтрашнього дня» нагороджений золотою медаллю. Великим успіхом користувались акробати В. і Г. Маренкови, еквілібрист В. Дещук. Подією стала кінно-балетна пантоміма «Бахчисарайська легенда» (за О. Пушкіним). Душею задуму та його втіленням став дресирувальник коней — заслужений артист РРФСР Б. Манжеллі. В пантомімі брало участь 65 наїзників, гімнастів, акробатів; робота велася з 33 кіньми.
Окрасою програми стали атракціон «Дресировані шимпанзе» Іванових, номери дресирувальників тварин Чеп'якових, кінно-балетна сюїта «Штраусіана» Л. Котової та Ю. Єрмолаєва, в якій органічно поєдналися дресирування, вища школа верхової їзди і хорео-графія. Унікальний номер антиподистів під керівництвом заслуженого артиста УРСР Ф. Микитюка залишився неперевершеним у вітчизняному цирковому мистецтві. Цікавий номер показували повітряні гімнасти М. і П. Твардовські. Славу здобув і силовий атракціон «Атлетична тема», творцем і виконавцем якого був Г. Новак — заслужений майстер спорту, чемпіон світу, Європи і СРСР з важкої атлетики, якого називали «фабрикою рекордів». Він встановив понад 100 світових і всесоюзних рекордів, вільно працював з двопудовими гирями і штангами тощо.
Дещо пізніше відбулося відродження пантомім, які не ставилися майже 40 років. Вони давали можливість використовувати, крім циркових жанрів, мистецтво театру, кіно і балету. Першими у 1970-х рр. кияни побачили пантоміми «Подвиг», «В сім'ї єдиній», «Золота траса», «Корчагінці», «З днем народження, Перемого!», «Шлях мужності й натхнення», «Парад здійснень і чудес», «Богатирські ворота», «Весела орбіта цирку» та ін.
У кін. 1980-х рр. виступали гімнасти В., Л. і З. Шевченки, дресирувальниця папуг І. Ольховикова, дресирувальниця слонів і собак-жокеїв В. Ольховикова, акробати на батуті під керівництвом Ю. Попова, акробатичний ансамбль «Карнавал» під керівництвом В. Наркевича, лауреати Паризького конкурсу «Цирк завтрашнього дня» О. Соломатін і В. Столяров та ін. На арені цирку гастролював заслужений артист РРФСР Е. Кіо, а після його смерті 1965 на київському манежі славу батька продовжили його сини. Кияни в різні часи бачили виступи класиків клоунади Карандаша (М. Рум'янцева), А. Ніколаєва, Ю. Нікуліна, О. Попова і М. Шуйдіна, багато відомих акторів різних жанрів, артистів цирку з республік СРСР і різних країн світу. У зв'язку з ліквідацією централізації циркової справи після розпаду СРСР, виникненням фінансових і матеріальних проблем значна кількість провідних артистів залишилася в Москві або виїхала за кордон.
1994 Український цирковий колектив розпався. Виникла система контрактів з артистами, що спричинило значні труднощі у формуванні та підготовці програм. Скоротився репертуар, стала неможливою постановка деяких кращих номерів і атракціонів. У 1990-х рр. підготовлено такі масштабні програми як «Арена дружби», «Великий європейський цирк» (обидві — 1998), суперілюзіон «Ю. Кукіс», вистави «Цирк на воді», «Вам посміхаються звірята» (усі — 2001), «Американське сафарі» (2002), «П'ять континентів» (2004). Пройшли гастролі цирків — німецького «Орфей» (1998) та Варшавського (2003).
Останнім часом відродилися й цирки-шапіто (бл. 25 приватних колективів), які охопили Київ і всі регіони України. Вісім з них і 80 відсотків усіх акторів входять до складу Всеукраїнської громадської організації «Циркова спілка Кобзова» (президент — М. Кобзов). Директори Київського цирку: 1928— 40 — Д. Вольський, 1952—62 — Б. Черненко, 1963—76 — В. Нікулін, з 1976 — Б. Заєць. Керівники Українського циркового колективу: з 1956 — П. Маяцький, з 1968 — Л. Прожейко, 1972— 94 — В. Шевченко.
У Київському цирку працювали в різний час відомі циркові актори і діячі. 1960—72 — Єгоров Михайло Михайлович (1912—99) — еквілібрист, заслужений артист РРФСР (з 1958), вихованець Ленінградського технікуму циркового мистецтва (1933). Славу приніс йому створений 1939 номер еквілібру, заснований на трюках: стійка на одній руці на піраміді з двох тумб і п'яти кубиків з послідовним вибиванням їх; ходіння по сходах на ручних ходулях у позиції «стійка», стрибки на одній руці на ходулі. Після війни виконував нові унікальні трюки, ніким не перевершені: «яблучко» — танок на руках, їзда на мотоциклі в стійці з обертанням педалей руками, 200 стрибків підряд на одній руці. З 1951 жив і виступав у Києві. Разом з сином Анатолієм вступив до складу Українського циркового колективу, був обраний членом художньої ради Київського держцирку.
1963—76 — Нікулін Володимир Антонович (1920—83) — цирковий діяч, заслужений працівник культури УРСР (з 1976), вихованець Херсонського педагогічного інституту (1955). У ці роки — директор Київського державного цирку. За нього в колективі було створено велику кількість нових атракціонів і номерів, після багаторічної перерви відновлено мистецтво циркової пантоміми (1975). Здійснив низку постановок, атракціонів, номерів, що стали популярними, зокрема: «Бахчисарайська легенда» Б. Манжеллі, «Дресировані мавпи» Іванових, ілюзійний атракціон Е. Кіо (молодшого), кінний атракціон Ю. Єрмолаєва та Л. Котової, героїчна пантоміма «Подвиг». Упорядник збірника «Цирк, тільки цирк! Циркові оповідання, гуморески, бувальщини, усмішки та карикатури» (1973). Автор статей з питань циркового мистецтва.
У 1985 — Петрусь Василь Васильович (1921—92) — диригент, народний артист УРСР (з 1976), випускник Київської консерваторії (1951). У ці роки — головний диригент оркестру Київського державного цирку. Виявив тонке розуміння особливостей циркової музики. Під його керівництвом оркестр став одним з найкращих оркестрів цирку в СРСР, не раз записувався на радіо. Як керівник різних оркестрів радянського цирку брав участь у багатьох зарубіжних гастролях (Австралія, Голландія, Ірак, Кувейт, Польща, Японія).
У 1960—97 — Титов Володимир Хрисанфович (1923—97) — цирковий діяч, заслужений артист УРСР (з 1976), випускник Київського театрального інституту ім. І. Карпенка-Карого. Працював у кількох київських театрах. У ці роки — ведучий програм, режисер, інспектор манежу цирку. Співавтор сценаріїв циркових пантомім і атракціонів «Подвиг», «Два чародія», «Веселі пригоди Буратіно з людиною-невидимкою» та ін. Знімався в кіно. Брав участь у зарубіжних гастролях цирку (Бельгія, Франція, Японія).
У 1965 — Фоменко Володимир Семенович (1921—74) — акробат, заслужений артист УРСР (з 1969), випускник Московського училища циркового мистецтва (1946). У Київському цирку працював з 1947. Був керівником і учасником групових акробатичних номерів. Перший номер — «Танц-акробати» (В. і Л. Фоменки, С. Бєлов). У 1950-х рр. поставлено цирковий номер, виконаний на високому рівні акробатами- вольтижерами (партнери — С. Бєлов і М. Галанкіна). Пізніше до групи вступили брат Віктор з дружиною Тамарою. Трюки було вдосконалено й ускладнено. Виступи групи називали «акробатичною поемою». В останні роки був художнім керівником дирекції «Цирк на сцені». Деякі трюки, підготовлені ним, залишилися не повтореними.
У 1960—70-х рр. — Французов Віктор Григорович (1916—88) — заслужений артист УРСР (з 1969), випускник Московського технікуму циркового мистецтва (1939). Керівник і засновник групи еквілібристів і акробатів на першах. Разом з братом і партнерами демонстрував складні трюки: стійка «голова в голову», у верхнього на плечах утримувався третій у стійці на руках; один вставав на плечі партнера, ставив собі на голову перш, на якому піднімався третій. Автор усіх трюків і вправ, переважна більшість яких готувалася і вперше демонструвалася в Києві. У номері був завжди нижнім. 1967 група увійшла до складу Українського циркового колективу. До останнього її складу входили також О. Зінченко, А. Кирилов, В. Липкін, В. і О. Ященки. Були освоєні нові унікальні трюки: на металеву котушку клалася дощечка, артист утримувався на ній і балансував перш з партнером. В. Французов утримував перш, на якому стояв його брат Микола і утримував другий перш, на якому третій артист виконував стійку на руках з переходом на одну руку. Іноді В. Французов балансував одразу два перша: один на лобі, другий — у зубнику, на спеціальному пристрої. На кожному з першів було по одному еквілібристу в ефектних позах. Ще один унікальний трюк у світовому цирку: нижній утримує на лобі перш з партнером, потім береться за гімнастичні кільці, які підтягували вгору. Артист, утримуючись на руках на кільцях, продовжував балансувати перш. Група Французових була дипломантом і призером Всесоюзних оглядів творів циркового мистецтва, з успіхом гастролювала за кордоном (Болгарія, Німеччина, Польща, Румунія, Чехословаччина, Японія). Більшість із 13 підготовлених ними трюків залишилася не повтореною.
У 1962 — Черненко Борис Іванович (1916—2001) — цирковий діяч, перший директор цирку в цьому приміщенні. Закінчив Харківський поліграфічний інститут, Державний інститут театрального мистецтва у Москві. З 1952 — директор Київського цирку, який тоді містився на вул. Червоноармійській. З його ініціативи створено художню раду цирку (1953, очолював її), Український цирковий колектив (1956), споруджено приміщення цирку на пл. Перемоги (співавтор проекту і керівник будівництва, 1958—60). Брав участь у постановці багатьох спектаклів: «Ведмежий цирк Філатова» (1953), «Три століття» (феєрія), «Чудеса без чудес» (обидва —… , «Карнавал юності» (1955), «Переплутані сторінки» (колектив ліліпутів, 1956), «Для вас, кияни» (1960), «Арена майстрів», «Морські леви і купальниці» (обидва — 1962) та ін. Пізніше директор кінотеатру (1962—64), очолював українську групу «Цирк на сцені» (1964—69).
Київський цирк одержав статус Національного [1930].