Budynek wzniesiony w 1912 roku według projektu wybitnego architekta Hansa Poelziga. Obok monumentalnej Hali Stulecia, autorstwa Maksa Berga, Pawilon jest drugą dominantą architektoniczną Terenów Wystawowych, zespołu urbanistycznego, który powstał na potrzeby Wystawy Stulecia, zorganizowanej w 1913 roku we Wrocławiu z okazji setnej rocznicy zwycięstwa Prus nad Napoleonem.

Do 1945 roku Pawilon służył wystawom sztuki i ekspozycjom okolicznościowym, w 1948 był jednym z miejsc ekspozycyjnych Wystawy Ziem Odzyskanych, a następnie od 1953 jego pomieszczenia zajęła wrocławska Wytwórnia Filmów Fabularnych. Tu powstawały znakomite polskie filmy (m.in. Rękopis znaleziony w Saragossie Wojciecha Jerzego Hasa). Wraz z rozłożonym na lata upadkiem wrocławskiej wytwórni degradacji podlegał i sam Pawilon.
W 2006 roku Pawilon wraz z Halą Stulecia wpisany został na listę światowego dziedzictwa UNESCO, a w 2009 został przekazany Muzeum Narodowemu we Wrocławiu, w latach 2013-2015 został odrestaurowany, odzyskując jednocześnie swą pierwotną funkcję wystawienniczą.