Идея строительства крупнейшего в Европе универмага для детей возникла в самом начале 1950-х. Для работы над проектом был приглашен один из ведущих советских архитекторов А. Душкин. Соавторами выступили архитекторы И. Потрубач, Г. Аквилев и инженер Л. Глиэр.

Местом для возведения гигантского торгового комплекса была выбрана территория, которую прежде занимал Лубянский пассаж, фундаменты и сводчатые подвалы которого были включены в новое сооружение.

Универмаг «Детский мир» имел 7 этажей, чердачное помещение и 2 подземных этажа; возведен над станцией метро глубокого заложения «Дзержинская» (ныне «Лубянка»). В центральной части здания находился двусветный зал, перекрытый фермами в уровне четвертого этажа. Над ним располагался внутренний световой двор, окруженный корпусами на высоту трех этажей, в которых находились служебные и технические помещения.

Фасад здания облицован керамическими блоками. Декоративные детали также выполнены из керамики, широко применявшейся в строительстве в те годы. Гигантские арочные дуги, обрамляющие огромные витражные окна, выполнены из гранита. Гранитом же облицован цокольный этаж.

Для внутренней отделки (балюстрады, картуши, колонны центрального зала и пр.) использовался белый мрамор. Осветительные приборы, вентиляционные решетки, лестничные ограждения разработаны по индивидуальным авторским рисункам и выполнены с использованием чугуна, бронзы, других цветных металлов. Столярные изделия изготавливались из ценных пород дуба, ясеня.

Всего за три с небольшим года было построено здание общей площадью 54 500 м², из них торговых площадей – 21 000 м². Статус первого в России магазина детских товаров придавал новому Детскому миру особое значение.

В 1957 году магазин принял первых посетителей.

В 1992 году универмаг был приватизирован.

В начале 2006 г. зданию был присвоен статус объекта культурного наследия регионального значения (памятника истории и культуры). Однако некоторые части здания, включая его интерьеры, были лишены охранного статуса.

1 июля 2008 г. "Детский мир" на Лубянской площади был закрыт на реконструкцию, которая вызывает много споров и по сей день. В результате реконструкции практически полностью уничтожено внутреннее убранство магазина.

После проведенных работ, по словам представителей компании, управляющей работами в Детском мире, площадь универмага должна вырасти до 74 тыс. м². По проекту 60% площадей будет использоваться под торговлю, 20% – для развлечений, 20% – для прочих нужд. Атриум будет поднят до седьмого этажа и накрыт стеклянным куполом.

Окончание реконструкции было запланировано на 2011 г., но сроки несколько раз сдвигались на фоне экономического кризиса, смены собственника и претензий к проекту со стороны общественного движения «Архнадзор» и простых москвичей.

31 марта 2015 года состоялось долгожданное открытие главного детского магазина Москвы. Несмотря на сильные изменения, он все так же удивляет и завораживает как детей, так и взрослых. К примеру, на том месте, где раньше находились часы-теремок с маятником, теперь разместились самые большие в мире механические часы "Ракета". Механизм весит 4,5 тонны и состоит из 5 тысяч деталей. По словам производителя — это самые большие механические часы в мире, они входят в пятерку ведущих мировых механических часов, таких как Биг Бен, кремлёвские куранты, часы на Пражской башне и часы в Ганьчжоу.

Также у всех желающих появилась возможность подняться на крышу ЦДМ, где находится смотровая площадка с подзорными трубами, открывающая вид на центральные районы Москвы. Она работает ежедневно с 10 до 21:30.