Tiền thân của Cung là Câu lạc bộ Thiếu nhi Hà Nội ra đời ngày 01/6/1955 - với khuôn viên được dựng ngay bên cạnh khối nhà Ấu trĩ viên xây từ thời thuộc Pháp - bằng chứng của một cấu trúc đô thị Hà Nội văn minh đầu thế kỷ.

Công trình Cung Thiếu nhi được thiết kế bởi kiến trúc sư Lê Văn Lân, quá trình thi công có sự giúp đỡ của các chuyên gia Tiệp Khắc (cũ). Về vị trí, công trình nằm ở góc ngã tư, cạnh Ủy ban Nhân dân thành phố Hà Nội. Khối tổ hợp gồm năm tầng, là nơi sinh hoạt của nhiều câu lạc bộ, lớp học, không gian biểu diễn kết hợp rạp chiếu phim, sân khấu mini. Kiến trúc sư đã rất quan tâm tới việc tăng cường đón ánh sáng ban ngày và thông gió tự nhiên cho tầng trệt, góp phần mở rộng thêm cấu trúc không gian.

Khi kiến trúc sư đề nghị được cung cấp đá, bấy giờ, người ta chỉ có thể bán cho ông những phần đá vụn được thu gom từ các công trình bị phá hủy bởi bom Mỹ. Sau đó, cùng với các công nhân, ông đã tự tay xếp, ốp gạch và đá chođường dẫn vào sảnh, dải chất liệu này kéo dài từ bên trong ra đến tận ngoài sân. Phần này được kiến trúc sư vô cùng tâm đắc, rất tiếc, nó không được giữ lại vì nhiều người cho rằng nó đại diện cho một thời nghèo đói đã qua từ lâu. Dấu vết còn lại duy nhất, đến nay, là một mảng tường ốp đá và gạch trần ngay trước lối đi vào, phía trái. Theo ý tưởng khác của kiến trúc sư, tòa nhà lẽ ra nên mở thông suốt từ trong ra ngoài tạo không gian thân thiện đón chào tất cả thiếu nhi, nhưng vì lý do an ninh và đề phòng hỏa hoạn mà những cách thức ngăn chia đã được thiết lập thêm. Một điều đáng tiếc khác là, những lợi thế môi trường tự nhiên nên được tận dụng như ánh sáng, gió theo mùa, có thể giúp ban quản lý tiết kiệm phần nào chi phí về sử dụng năng lượng, được kiến trúc sư áp dụng cho công trình đã lần lượt bị thay đổi. Kết quả là, chẳng hạn, thay vì thông gió tự nhiên, người ta buộc phải trang bị rất nhiều máy điều hòa, vừa giảm thẩm mỹ, vừa tốn chi phí đáng kể để duy trì.