Konsep penubuhan Pusat Sains Negara (PSN) telah diilhamkan pada awal tahun 1980-an. Majlis Penyelidikan dan Kemajuan Sains Negara (MPKSN) telah memainkan peranan penting dalam usaha mereka konsep penubuhan sebuah Pusat Sains Negara dengan objektif iaitu untuk mewujudkan kesedaran dan kefahaman mengenai Sains dan Teknologi di kalangan rakyat Malaysia. Memandangkan penubuhan sebuah Pusat Sains dengan segala keperluan merupakan satu cabaran yang memerlukan penyelidikan dan perancangan yang rapi, maka dicadangkan penubuhan sebuah Pusat Sains sementara sebagai satu langkah awal. Bagi tujuan tersebut, sebuah rumah kerajaan di alamat JKR 641, Jalan Kelantan, Bukit Persekutuan, Kuala Lumpur telah diubahsuai. Pada 5 April 1986 pula, Pusat Sains sementara telah dibuka secara rasmi oleh YB Datuk Amar Stephen Yong yang merangkap sebagai Menteri Sains, Teknologi dan Alam Sekitar pada ketika itu. Sejak penubuhannya, Pusat Sains sementara telah menambah koleksi bahan pameran, yang sebahagian besarnya adalah daripada suatu pameran bergerak.

Impian untuk mewujudkan sebuah bangunan telah mula menjadi kenyataaan pada tahun 1990 apabila projek Pusat Sains Negara telah diluluskan di bawah Rancangan Malaysia Ke-5 untuk dilaksanakan di bawah Rancangan Malaysia Ke-6. Kerja pembinaan bangunan dan insfrastruktur asas bermula pada November 1991. Pada 27 Februari 1992, Encik Abdul Ghafar bin Baba (kini bergelar "Tun") selaku Timbalan Perdana Menteri Malaysia ketika itu, telah merasmikan tapak projek Pusat Sains Negara di Bukit Kiara, Kuala Lumpur. Kerja pembinaan diteruskan dan telah siap pada November 1993. Projek pembinaan akuarium terowong pula bermula pada September 1993 dan siap sepenuhnya pada Ogos 1994. Rekabentuk bangunan Pusat Sains Negara yang dibina adalah unik kerana menyerupai sebuah kon yang terpotong kemuncaknya dan ditutupi dengan sebuah kubah geodesik. Rekabentuk ini merupakan bukti daya kreatif dan inovatif Jabatan Kerja Raya yang juga merupakan agensi pelaksanaannya.

Pusat ini dilengkapi dengan Sistem Pengurusan Bersepadu (IBMS) dan mempunyai dua aras ruang galeri pameran dengan keluasan 6,717.6 meter persegi. Di pusat ini, terdapat sebuah perpustakaan multimedia, sebuah makmal sains, tiga buah bengkel, dua auditorium dan sebuah dewan serbaguna. Kawasan persekitaran Pusat Sains Negara ini bertemakan lanskap pendidikan dan ciri utama lanskap adalah kolam ekologi, taman herba dan taman permainan kanak-kanak. Bahan pameran yang terdapat di lanskap Pusat Sains Negara bertumpu kepada sains fizikal dan biologikal serta saling melengkapi antara bahan pameran yang terdapat di galeri pameran.[3]

Serentak dengan proses pembinaan bangunan, bahan pameran sains secara interaktif telah direkabentuk oleh pakar tempatan dan luar negeri. Kerja fabrikasi bahan pameran bagi Aras 1 bermula pada Ogos 1994 dan siap pada Mei 1995. Seterusnya, kerja fabrikasi bahan pameran Aras 2 pula bermula pada Oktober 1995 dan siap pada September 1996. Bagi memastikan bahan pameran sentiasa selaras dengan kemajuan Sains dan Teknologi, Pusat ini bercadang untuk menaikkan taraf bahan pameran yang sedia ada secara berterusan supaya mendapat kunjungan yang berterusan. Selepas satu dekad beroperasi, Pusat Sains sementara telah ditutup secara rasmi pada 15 April 1996. Kini, Pusat Sains Negara telah banyak mengadakan pameran tambahan yang menempatkan pelbagai jenis bahan untuk tatapan para pengunjung.[4]

Pusat Sains Negara ditutup bagi kerja-kerja pembaikpulihan dan dibuka semula pada November 2017.[5]