В 1958 г. по инициативе главного архитектора Москвы И.И. Ловейко был организован закрытый конкурс на проект Московского дворца пионеров, в котором приняли участие три молодежных бригады Моспроекта и группа М.Н. Хажакяна. Запланированный на обширном незастроенном участке Ленинских гор (между Воробьёвским шоссе, Университетским проспектом и проспектом Вернадского), Дворец должен был стать преемником Городского дома пионеров и октябрят, который много лет располагался в старом особняке в центре Москвы. Новый комплекс виделся образцовой моделью современного многопрофильного учреждения дополнительного образования детей. «Страной Пионерией» называла его пресса тех лет.
За основу был принят проект группы В.С. Егерева, В.С. Кубасова, Ф.А. Новикова и И.А. Покровского. В авторский коллектив для дальнейшей разработке проекта были привлечены представители бригад-конкурентов — Б. Палуй и М.Хажакян, а также конструктор Ю. Ионов.
Разработка ансамбля дворца шла параллельно с процессом сложения новой модернистской стилистики отечественной архитектуры и поиском нового образа советского общественного здания. Свободная композиция генерального плана, вписанного в «чашеобразный» ландшафт, ломала традиционное представление о «дворцовости» и отражала функциональное назначение сооружений. Линейный центральный блок смещался с красной линии магистралей в глубину парка, здесь находились двухсветные парадные залы с зимним садом, игровыми и выставочными пространствами. Вместе с корпусом концертного зала он образовывал площадь пионерских парадов, оформленную зеленым газоном с регулярной сеткой пешеходных дорожек, на которой были установлены мачта-флагшток и площадка пионерского костра. К парковому фасаду главного здания примыкали корпуса пионерского театра, три корпуса кружков и лабораторий, а также корпус научной аудитории, в торце главного здания располагался планетарий с обсерваторией. Сплошное остекление значительной части фасадов создавало тесную взаимосвязь внутренних и внешних пространств ансамбля, взаимосвязь архитектуры и природы. Образ пионерского дворца создавался содружеством архитекторов и художников-монументалистов. Самостоятельную стилеобразующую роль играли: мозаика центрального портика («Юные ленинцы»), кирпичный триптих паркового фасада («Покорение стихий»), росписи театрального и концертного фойе («Любимые литературные герои» и «Игры детей мира»).
Дворец был открыт 1 июня 1962 года в присутствии тысяч пионеров и Н.С. Хрущёва. В 1968 г. авторский коллектив был удостоен Государственной премии РСФСР в области архитектуры.