Зда­ние цирка от­но­сят к стилю ху­до­же­ствен­но­го функ­ци­о­на­лиз­ма. Слу­жеб­ные по­ме­ще­ния цирка пол­но­стью скры­ты в сти­ло­бат­ной части, а го­ро­жа­нам пред­ста­ёт остек­лён­ный по всей окруж­но­сти шатёр под склад­ча­тым ку­по­лом. Зри­те­ли по­па­да­ют в зал с про­ме­жу­точ­но­го и верх­не­го яруса ве­сти­бю­ля через входы, ко­то­рые рас­по­ло­же­ны на­мно­го выше ма­не­жа. Такое ре­ше­ние поз­во­ли­ло ор­га­ни­зо­вать че­ты­ре от­дель­ных вы­хо­да на манеж для ар­ти­стов и животных.

Кон­струк­цию ку­по­ла раз­ра­ба­ты­ва­ли ин­же­не­ры Г. Кри­вин и А. Ле­вен­штейн. Купол пред­став­ля­ет собой 24 ме­тал­ли­че­ских склад­ки с кон­со­лью, вес каж­дой — 30 тонн. Между внеш­ней обо­лоч­кой и под­вес­ным по­тол­ком зала рас­по­ла­га­ют­ся ярусы ко­лос­ни­ков с воз­мож­но­стью за­креп­лять под­вес­ное сце­ни­че­ское обо­ру­до­ва­ние в любой точке купола.

Про­ект цирка вклю­чал ряд тех­ни­че­ских нов­шеств, а имен­но: че­ты­ре ки­но­уста­нов­ки, ксе­но­но­вые про­жек­то­ры, ди­на­ми­ки в спин­ках кре­сел, но глав­ным ори­ги­наль­ным ре­ше­ни­ем счи­та­ет­ся си­сте­ма смен­ных ма­не­жей. Идея кон­струк­ции смен­ных ма­не­жей при­над­ле­жит Ге­ор­гию Се­ме­но­ви­чу Хро­мо­ву (за­слу­жен­ный стро­и­тель Рос­сии, ла­у­ре­ат Го­су­дар­ствен­ной пре­мии СССР и пре­мии Со­ве­та Министров).

Для стро­и­тель­ства было вы­бра­но место на пе­ре­се­че­нии про­спек­та Вер­над­ско­го и Ло­мо­но­сов­ско­го про­спек­та на Ле­нин­ских (Во­ро­бьё­вых) горах на месте боль­шо­го пу­сты­ря, рас­се­чён­но­го овра­гом. На­чав­ше­е­ся в 1964 году стро­и­тель­ство долж­но было быть окон­че­но в 1967-м, но за­тя­ну­лось на дол­гие годы. В воз­ве­де­нии зда­ния цирка при­ни­ма­ли уча­стие целых де­сять стро­и­тель­ных управлений. Ви­нов­ны­ми в за­тя­ги­ва­нии сро­ков стро­и­тель­ства при­зна­ва­ли завод "Знамя труда", не по­ста­вив­ший в срок па­не­ли кров­ли купола.

До­стро­ить и от­крыть цирк было ре­ше­но к оче­ред­ной пар­тий­ной дате.

Пер­вые пред­став­ле­ния для стро­и­те­лей про­шли в на­ча­ле ап­ре­ля 1971 года, а офи­ци­аль­ное от­кры­тие со­сто­я­лось 30 ап­ре­ля 1971-го.

С 20 но­яб­ря 2012 года цирк воз­глав­ля­ет Эд­гард Валь­те­ро­вич За­паш­ный, на­род­ный ар­тист России[8][9]. Ху­до­же­ствен­ный ру­ко­во­ди­тель цирка — на­род­ный ар­тист Рос­сии, — Ас­кольд Валь­те­ро­вич За­паш­ный[8]. За­ме­сти­тель ди­рек­то­ра — Та­тья­на Ва­си­льев­на Запашная[8].

За по­след­ние годы зри­тель­ный зал и обо­ру­до­ва­ние цирка были мо­дер­ни­зи­ро­ва­ны: уста­нов­ле­ны коль­це­вые све­то­ди­од­ные экра­ны под ку­по­лом и во­круг ма­не­жа, по­стро­ен центр об­ра­бот­ки данных[10], уста­нов­ле­на циф­ро­вая мик­шер­ная кон­соль DiGiCo SD5[11].