Dès 1950, son initiateur, Emmanuel Pouvreau, président du syndicat des constructeurs de machines-outils, imagine un grand centre d'expositions pour les industries. La décision d'édification est prise car le Grand Palais n'offre plus suffisamment d'étendue pour plusieurs grandes expositions[réf. nécessaire].

À l'époque, le quartier d'affaires de la Défense, dans l'Ouest parisien, n'existe pas. Le bâtiment est construit sur l'emplacement d'une ancienne usine Zodiac, sur un terrain triangulaire à côté d'un rond-point qui tient son nom de la statue intitulée La Défense de Paris (la statue existe toujours mais a été déplacée un peu plus à l'est du quartier de la Défense). Il est sur une colline naturelle à la limite des communes de Puteaux et de Courbevoie et marque la fin de l'ancienne voie royale tracée par Le Nôtre depuis le Palais du Louvre.

Le chantier se déroule entre 1956 et 1958, suivant une technique de voiles minces doubles en béton armé. Les architectes sont Robert Camelot, Jean de Mailly et Bernard Zehrfuss, tous trois Prix de Rome, accompagnés de Jean Prouvé pour les façades-rideau. L'ingénieur de structure, inventeur de la double coque en voile mince avec raidisseurs (comme une aile d'avion), est Nicolas Esquillan.

Le bâtiment est ainsi constitué d'une voûte autoportante en béton armé de 22 500 m2 pour seulement 6 cm d'épaisseur et 218 mètres de portée constituant un record du monde2. Cette voûte repose sur trois culées de béton de 84 tonnes reliées entre elles par 44 tirants de câbles d'acier. Les entrées dans le bâtiment se font alors par de longs blocs rectangulaires. Le bâtiment prend le nom de Centre national des industries et techniques. Il est inauguré par le général de Gaulle le 12 septembre 1958 et son ministre de la Culture André Malraux déclare « Depuis les grandes cathédrales gothiques, on n'a rien fait de semblable ! »2.

Le CNIT accueille pendant une vingtaine d'années de grandes expositions comme les Floralies internationales, le salon de l'enfance, le salon des industries et du commerce de bureau (SICOB), le salon des arts ménagers, le salon nautique de Paris, avant de connaître plusieurs modifications et rénovations.
Construction de la dalle de la Défense

En 1978 est construite la grande dalle piétonnière du parvis de la Défense qui recouvre les gares et voies ferrées et toute la voirie. Cette surélévation du sol a pour conséquence d'enterrer d'un bon tiers de sa hauteur le CNIT. Les trois culées disparaissent visuellement et les entrées formées par les blocs rectangulaires sont supprimées2. L'espace d'exposition n'étant plus assez moderne, ni assez grand, le CNIT va alors perdre une grande partie de son activité, les expositions se faisant désormais au parc des expositions de la porte de Versailles.
Restructuration de 1988

En 1988, les structures intérieures sont totalement vidées et retravaillées pour y accueillir près de 200 000 m2 (au lieu des 100 000 m2 précédents). Les architectes de cette rénovation, Andrault et Parrat, Torrieri et Lamy avec Zehrfuss comme architecte-conseil, sont commandités par Christian Pellerin, président de la Sari, alors propriétaire des lieux. C'est alors qu'il est rebaptisé sous son nom actuel, Centre des nouvelles industries et technologies.

Si la voûte et les façades sont conservées, l'intérieur est profondément transformé avec la construction d'un