17 февраля 1935 года на втором Всесоюзном съезде колхозников-ударников Иосиф Сталин подписал указ о строительстве Всесоюзной сельскохозяйственной выставке (ВСХВ), которая должна была продемонстрировать успехи сельского хозяйства СССР. Открытие было намечено на 1937 год — к 20-му юбилею Октябрьской революции. Среди ведущих архитекторов страны был объявлен конкурс на лучший проект будущей выставки. К работе были привлечены 20 лучших мастерских страны.

Среди множества проектов выбрали наиболее практичный, хорошо продуманный и тесно привязанный к местности проект Вячеслава Олтаржевского. По задумке автора, «основными звеньями композиции генерального плана являлись три главные группы: вступительная площадь, площадь Народов СССР и производственный центр сельского хозяйства». Именно на площади Механизации (ныне — площадь Промышленности) должны были располагаться основные павильоны отраслевого сельскохозяйственного производства, в первую очередь увенчанный башней павильон «Механизация».

Однако план открыть ВСХВ к 20-летию Октябрьской революции, в ноябре 1937 года, так и не был реализован: создать всего за год такой огромный выставочный комплекс было просто невозможно. Открытие было перенесено на 1938 год, но и этот срок оказался нереальным.

Тем не менее к 1937 году уже был построен ряд значительных сооружений выставки: по проектам Олтаржевского и его помощников были возведены здание Главного входа, павильоны «Механизация», «Зерно» и другие.

Особенно интересен был павильон «Механизация», созданный Олтаржевским в содружестве с художником Львом Бруни. Над ним возвышался деревянный купол диаметром 25 метров, увенчанный решетчатой башней высотой 49,5 метра. В целом павильон был построен в виде многоярусной башни, стиль которой позже использовался автором и в архитектуре высотных зданий.

В 1938 году ВСХВ посетила правительственная комиссия, которая осмотрела уже построенные павильоны и вынесла отрицательный вердикт. Выставку посчитали слишком скромной, в павильонах не было «торжественной монументальности, которая должна отразить сталинскую эпоху». Критиковали и архитектуру отдельных павильонов, в частности «Механизации». В отчете говорилось: «Примитивные деревянные фермы этого уродливого павильона никак не соответствуют теме индустриализации сельского хозяйства. Кроме того, неудачные габариты заставляют решать внутреннюю планировку павильона таким образом, что внутри него нельзя, по существу, показать замечательные машины, действующие сейчас на социалистических полях». В итоге в 1938 году павильон был снесен.

Причины срыва установленных сроков и недостатков строительства нашли в действиях «вредителей». Был арестован и главный архитектор — Вячеслав Олтаржевский. В июне 1938 года сослан в Воркуту.

Ко дню официального открытия — 1 августа 1939 года — под руководством главного архитектора Москвы В.В.Чернышева ансамбль ВСХВ преобразился. По сравнению с первоначальными планами количество высотных акцентов значительно уменьшилось, преобразился и павильон «Механизация»: построенный в виде огромного эллинга, похожий на здание Киевского вокзала в Москве, он протянулся от Главной аллеи к прудам. Авторами проекта были Виктор Андреев и супруги Иван Таранов и Надежда Быкова.

Главный фасад здания из стали, стекла и бетона выходил на площадь Механизации. Сельскохозяйственные машины, расположенные вдоль аллеи на двух ярусах, были видны с любой точки ВСХВ. Техника словно строем двигалась по конвейерам, что, по замыслу авторов проекта, создавало «внушительную картину индустриальной мощи сельского хозяйства СССР».

Конструкция была украшена стальными стеклянными аркадами и двухъярусными галереями-лестницами. Этот прием сохранял первоначальный план площади Механизации, спроектированной Вячеславом Олтаржевским, и создавал эффект арки, перекинутой через Главную аллею и не закрывающей перспективу до самого горизонта.

Автором скульптур и барельефов павильона выступила группа студентов под руководством Сергея Меркурова.

К 1954 году павильон расширил экспозицию и получил новое название — «Механизация и электрификация сельского хозяйства СССР». Именно тогда большой эллинг старого павильона получил продолжение в виде двухэтажного зала со стеклянным куполом и приобрел современный вид.

Авторами проекта реконструкции здания выступили архитекторы Виктор Андреев и Иван Таранов, которые работали над предыдущим проектом. Главным конструктором был назначен М.М.Лимановский, конструктором купола стал Г.Б.Гордон.

Высота стеклянного купола с металлическим каркасом составила 60 метров (общая высота павильона — 75 метров). Купол держался на четырех мощных арках и освещался 24 световыми лучами, расходящимися из вершины, для чего вдоль окружности были установлены лампы. Но эта задумка требовала доработки, так как лучи не имели композиционного центра. Тогда у Ивана Таранова появилась идея поместить в центр звезду с Троицкой башни Московского Кремля, которая стала основной люстрой центрального зала и центром всей его композиции. Такие звезды, выполненные по эскизам народного художника СССР Федора Федоровского, украшали кремлевские башни с 1935 по 1937 год, а затем их заменили рубиновыми с внутренней подсветкой.

На стенах подкупольного зала павильона была создана рельефная композиция из смальты, которая состояла из двух сюжетов, отражающих первоначальное назначение павильона: «Механизация и электрификация сельского хозяйства СССР». Сюжеты повторялись на всех трех стенах. Слева был изображен комплекс доменных печей, справа — гидроэлектростанция. Авторы мозаичного панно достоверно не известны.

По обе стороны главного фасада находились граненые башни, увенчанные скульптурами рабочего-механизатора и колхозницы-комбайнерки на ступенчатых подиумах. Передние грани башен были украшены барельефами на темы механизации и электрификации сельского хозяйства.

По аттиковому поясу фасада идут шестнадцать (по числу республик) барельефов отраслевой тематики и государственной символикой, вписанные в медальоны. По центру аттикового пояса, над аркой, размещался герб СССР и выше «корона» с барельефом Владимира Ленина и Иосифа Сталина в картуше, окруженные цветочными композициями с фруктами, колосьями и лентами.

Позднее павильон еще не раз менял название: в 1956–1959 годах он вновь стал павильоном «Машиностроение», с 1961 года стал павильоном «Градостроительство».

С момента запуска первого искусственного спутника Земли (1957 год) на территории ВДНХ была создана и постоянного пополнялась экспозиция, посвящённая космосу. В 1967 году было решено разметить её в павильонах 32 и 34, по соседству с экспозицией «Машиностроение». С 1967 по 1991 год ее экспонировали в павильонах 32 и 34 и на прилегающей территории, по соседству с «Машиностроением».

В 1991 году под сводами павильона состоялся рейв-фестиваль «Гагарин-пати», вошедший в мировую историю электронной музыки как первый московский рейв, собравший лучшие силы творческой богемы Москвы и Санкт-Петербурга.

В 2014–2015 годах в павильоне временно размещалась экспозиция «Механика чуда» — выставка объектов, созданных для церемонии открытия XXII зимних Олимпийских игр в Сочи.

В апреле 2018 года после масштабной реставрации павильон «Космос» снова открылся для посетителей — в нем разместился центр «Космонавтика и авиация», совместный проект Правительства Москвы, АО «ВДНХ», госкорпорации «Роскосмос» и предприятий оборонно-космической отрасли.

В ходе ремонта были восстановлены стеклянный купол и декор здания, благодаря чему павильон сохранил исторические черты 1954 года, а инновационная техника экспозиции наполнила его внутреннее пространство.

По словам Андрея Рыкшина, главного инженера проекта реставрации, удалось подобрать стекло, полностью идентичное старому и по свойствам, и по цвету. Сложность была в том, что каждая из металлических ячеек купола имеет индивидуальный размер, а всего их более 2800. Это кропотливая ручная работа, требующая миллиметровой точности.

Здание снова приобрело сияющий на солнце кремовый цвет. Эффекта свечения удалось добиться благодаря штукатурке с добавлением слюды — именно такая покрывала павильон ранее. Потемневшую со временем мозаику скульптур рабочего-механизатора и колхозницы-комбайнерки на главном фасаде павильона реставраторы очистили и обновили, а также укрепили их конструкции.

Во время работ были восстановлены считавшиеся безвозвратно утерянными элементы облицовки декора стен и порталов дверных проёмов из белого мрамора. Под фальшпанелями на металлическом поясе под куполом открылась историческая лепнина с государственной символикой: гербом СССР по центру, 16 гербами союзных республик и 7 разделительными гербами.

Также было восстановлено панно, посвященное машиностроению, выполненное из золотой смальты. По словам Юлии Логиновой, куратора реставрационных работ на ВДНХ, большим открытием для реставраторов стали остатки клеящего состава контурного рисунка мозаики, которые были обнаружены при расчистке стен от поздних слоев краски в подкупольной части павильона. Эти находки вместе с фотографиями послужили основой для восстановления мозаичного панно.

Наконец, по архивным чертежам и фотографиям для павильона была воспроизведена точная копия звезды-люстры, которая была утрачена в 1970 году. Каркас новой звезды изготовлен из черного металла. Лучи светильника также металлические, со вставками из стекла рубинового цвета. На них закреплены декоративные элементы из латуни в виде колосьев пшеницы. Вся поверхность люстры (за исключением стеклянных вставок) покрыта сусальным золотом, звезда восстановлена в первоначальном диаметре — 4,24 метра. По периметру люстры будут работать 60 энергоэффективных светодиодных ламп теплого белого света мощностью 100 ватт.

А под куполом павильона откроется уникальный сферический 5D-кинотеатр на 38 мест. Снаружи экран будет выглядеть как огромный шар. Зрители смогут «побывать» на космодроме и увидеть историю покорения Вселенной человеком — от теории Большого взрыва до перспектив колонизации Марса.

Инновационная техника, блеск восстановленного по изначальным замыслам архитекторов исторического павильона — новый «Космос» приглашает в большое путешествие из прошлого в будущее.