Projekt wieży był jednym z elementów zainicjowanego przez prezydenta Warszawy Stefana Starzyńskiego planu rozbudowy miasta, którego szczegóły miały zostać zaprezentowane podczas planowanej na 1943 r. wystawy światowej. Ze względu na wybuch II wojny światowej cały ten plan pozostał na papierze. Ale nie całkiem zarzucony. W lipcu 1951 r. Warszawę wizytował minister spraw zagranicznych ZSRR Wiaczesław Mołotow, który przedstawił propozycję wybudowania w centrum stolicy wieżowca podobnego do tych, które radzieccy architekci stawiają w Moskwie. Miał to być dar generalissimusa Józefa Stalina dla bratniego narodu polskiego. Polski rząd zgodził się przyjąć hojny dar, choć ówczesny prezydent Polski Bolesław Bierut ostro się temu sprzeciwiał.
Uchwałą z dnia 5 kwietnia 1952 r. Związek Radziecki wziął na siebie wszelkie koszty. Ustalono też, że tam gdzie koszty transportu z Rosji będą wyższe niż koszty wydobycia w Polsce, zostaną zastosowane materiały polskie. W budowie pałacu użyto m. in. granitu strzegomskiego oraz pińczowskiego wapienia. Polscy urbaniści proponowali postawienie budynku na Pradze w rejonie Portu Praskiego, na Grochowie w rejonie ronda Wiatraczna, bądź na Mokotowie w rejonie Puławskiej i Rakowieckiej. Ostatecznie zdecydowano się na obecną lokalizację. Planowane funkcje obiektu to m. in. wyższa uczelnia, kompleks administracyjno-mieszkalny, bądź apartamentowiec. Podstawowym zadaniem, którym obciążono stronę polską, było przygotowanie terenu pod budowę. Wyburzono ponad 100 kamienic i przesunięto linię średnicową. Zespół radzieckich architektów pod kierownictwem Lwa Rudniewa, zachwycony polską architekturą przedwojenną, wprowadził do projektu wiele typowo polskich elementów. Sam Rudniew zadecydował, że budynek będzie miał wysokość 160, a z iglicą 230 metrów.
W dniu 21 kwietnia 1952 r. Prezydium Rządu przyjęło uchwałę o szkicowym projekcie PKiN. Pierwsze radzieckie koparki wjechały na budowę 2 maja 1952 r. Do 4 października wylano fundamenty pod gmach. Prace szły w niewiarygodnym tempie. W styczniu 1953 r. stał już stalowy szkielet, a w lutym rozpoczęto wypełnianie go 40 milionami cegieł. 7 marca 1953 r., dwa dni po śmierci wodza narodu radzieckiego, wspólną uchwałą Rady Państwa i Rady Ministrów PRL nadano budynkowi nazwę Pałac Kultury i Nauki im. Józefa Stalina. Już 17 listopada 1953 r. zamontowano na budynku iglicę i przystąpiono do wykańczania wnętrz.
Pomieszczenia wypełniano marmurami, pojawiały się meble, windy, żyrandole, zamontowano klimatyzację, zbudowano główne wejście. Do początku maja wyburzono wszystkie ruiny przedwojennych kamienic, które znajdowały się jeszcze na placu budowy. Jesienią ustawiono we wnękach wokół PKiN rzeźby przedstawiające cnoty marksizmu i leninizmu. Prace wykończeniowe trwały do lipca 1955 roku. W dniu 21 lipca podpisano protokół o przekazaniu PKiN do użytkowania, a dzień później, w dniu święta narodowego, udostępniono go społeczeństwu. Na budowie pracowało około 3,5 tysiąca rosyjskich robotników. W wyniku wypadków zginęło ich 16. Zostali pochowano we własnej kwaterze na Cmentarzu Prawosławnym na Woli.
Od dnia otwarcia PKiN stał się jednym z najczęściej odwiedzanych miejsc w kraju. Powstały kina (KDF Wiedza, Przyjaźń i Młoda Gwardia), teatry (Dramatyczny, Klasyczny, Lalka), muzea (Techniki, Ewolucji), restauracje (Trojka i Kongresowa), instytucje naukowe oraz sale wystawowe. Organizowano w PKiN różnego typu targi, dawniej m. in. także targi książki oraz targi turystyczne, jak również słynne w czasach PRL sylwestrowe bale przodowników pracy, na których obowiązkowo pląsali ówcześni przywódcy PZPR i członkowie rządu zmieszani z wybranymi przedstawicielami ludu pracującego.
Jednak dumą Pałacu są sala konferencyjno-widowiskowa na 3000 osób, nazwana Salą Kongresową, oraz Pałac Młodzieży – placówka wychowania pozaszkolnego, która rozpoczęła działalność 5 kwietnia 1955 r. Z założenia PM miał skupiać dzieci wyróżniające się dobrymi wynikami w nauce i wzorowym zachowaniem, jednak z czasem formuła ta została zmieniona i zaczęto przyjmować dzieci chcące rozwijać swoje zainteresowania, przy czym średnia ocen w szkole nie była decydująca. Powstały samorządy w poszczególnych pracowniach i działach. W 1958 r. wprowadzono trzy odznaki Pałacu Młodzieży – Brązową, Srebrną i Złotą. Do 2000 r. w zajęciach Pałacu Młodzieży wzięło udział ponad pół miliona dzieci i młodzieży. Corocznie podczas wakacji – w ośrodku PM w Pieczarkach z salami gimnastycznymi i basenem, który w 2013 r. został kompleksowo odremontowany – organizowane są obozy młodzieżowe.
Natomiast Sala Kongresowa to przede wszystkim miejsce partyjnych spędów i występów artystów z najwyższej półki, m. in. kultowego jazzmana Milesa Davisa czy słynnej kapeli rockowej The Rolling Stones w dniu 13 kwietnia 1967 r. Był to jedyny w historii występ tego zespołu w komunistycznym kraju. Liczba osób, które klną się na wszystkie świętości, że obserwowały występ na żywo w Sali Kongresowej, kilkudziesięciokrotnie przekracza jej pojemność. Ponoć Stonesi zapłatę w złotówkach w całości przeznaczyli na zakup wagonu polskiej wódki, który wysłali do Londynu. Lider zespołu Mick Jagger zjadł rzucone na scenę przez rozentuzjazmowanych fanów kwiaty. Dzień przed koncertem Stonesi ruszyli w cug lądując w popularnym wówczas klubie Kamieniołomy, mieszczącym się w podziemiach Hotelu Europejskiego. Tam uraczyli się polską okowitą do tego stopnia, że wrócili do pokojów na czworakach. Nie przeszkodziło im to nazajutrz całkowicie odmienić muzyczną świadomość polskiej młodzieży. Przed PKiN kilkunastotysięczny tłum starł się z milicją, użyto pałek i armatek wodnych.
Pałac ma także swoją ciemną stronę w historii naszego miasta. Już w 1956 r. rozpoczęła się seria samobójczych skoków z tarasu widokowego na 30. piętrze na wysokości 114 m. Jako pierwszy skoczył Francuz, po nim jeszcze siedmioro Polaków. Samobójstwa ukrócono poprzez zamontowanie na tarasie potężnych krat.
Przez całe dekady każdy oficjel odwiedzający Warszawę był obowiązkowo prowadzony do PKiN. Obiekt zwiedzali m. in. pierwszy sekretarz KC KPZR Nikita Chruszczow, szach Iranu Reza Pahlawi, przywódca Wietnamu Ho Chi Minh, czy przywódca Korei Północnej Kim Ir Sen. W sylwestrową noc 2000 r. na 42. kondygnacji Pałacu został uruchomiony Zegar Milenijny, drugi co do wielkości tego typu chronometr w Europie. Jest to zarazem najwyżej położony zegar wieżowy na świecie. Jego replika znajduje się w holu głównym PKiN na wprost głównego wejścia. Obecnie Pałac jest siedzibą wielu firm oraz instytucji użyteczności publicznej.
Po długich zabiegach Pałac Kultury i Nauki miał zostać wpisany na listę zabytków w styczniu 2007 r., lecz procedura została zablokowana przez wojewodę mazowieckiego. Był to efekt nagonki prowadzonej przez prawicową ekstremę, która chciała wymusić na władzach państwowych i samorządowych podjęcie decyzji o wyburzeniu PKiN jako symbolu naszego zniewolenia. Na szczęście zwyciężył rozsądek i w dniu 2 lutego 2007 r. Maciej Czeredys, zastępca mazowieckiego konserwatora zabytków, podpisał decyzję o wpisaniu PKiN do rejestru zabytków. W połowie 2013 r. do stołecznego ratusza zgłosiły się prywatne firmy z ofertą kompleksowego oczyszczenie elewacji w zamian za umieszczenie na rusztowaniach wielkoformatowych reklam. I w tym przypadku rozsądek wziął górę. W lipcu 2014 r. władze stolicy zadecydowały, że na PKiN nie będzie można wieszać żadnych płacht reklamowych.
Pałac Kultury i Nauki ma 42 kondygnacje, których łączna wysokość wynosi 167,68 m. Ostatnie kilkadziesiąt metrów to wieża o wymiarach podstawy 41 na 41 m. i wysokości 40 m. Gmach zwieńcza iglica, której szczyt umiejscowiony jest na wysokości 230,68 m. Dzięki temu Pałac jest najwyższym budynkiem w Warszawie i w Polsce. Jego długość wzdłuż ul. Marszałkowskiej wynosi 254 m., a wzdłuż Alej Jerozolimskich 212 m., co daje powierzchnię 66.600 mkw. powierzchni podstawy. W PKiN znajduje się 3.288 pomieszczeń o całkowitej powierzchni około 123 tysięcy metrów kwadratowych. Kubatura całego obiektu wynosi 817 tysięcy metrów sześciennych i daje to jej drugą lokatę w Warszawie. Od 2012 r. palmę pierwszeństwa zabrał Pałacowi Stadion Narodowy, którego łączna kubatura wynosi ponad 1 milion metrów sześciennych.
