Ce cirque fut édifié pour Louis Dejean, propriétaire du Cirque d'été bâti dans les jardins des Champs-Élysées conçu par Hittorff. 

Son plan est un polygone à vingt côtés, d'un diamètre de 41 mètres, avec une charpente en bois sans point intermédiaire. Conçu à l'origine pour accueillir 4 000 personnes, sa capacité actuelle est de 1 650 personnes. C’est le Prince Louis-Napoléon qui inaugura, le 11 décembre 1852, le cirque auquel il allait prêter son nom. Une décoration intérieure et extérieure confiée aux grands sculpteurs et peintres de l’époque: Pradier, Bosio, Gosse, Barrias.

En 1870, Victor Franconi en reprend l'administration, suivi par son fils Charles, de 1897 à 1907. Le Cirque Napoléon devient Cirque National pour laisser, en 1873, la place au Cirque d’Hiver !

En 1907, Pathé fait son apparition au Cirque transformé en «Temple de l’Art Nouveau»; fauves et crocodiles n’existent plus que sur l’écran...

En 1923, Gaston Desprez le rend à sa destination première. Son arrivée marque la réouverture du Cirque d’Hiver avec un programme de cirque, après une restauration complète du bâtiment. Sous sa direction, les Fratellini deviennent directeurs artistiques.

Le 28 octobre 1934, les 4 frères Bouglione reprennent le Cirque d’Hiver; c’est le début d’une passion que rien n’arrêtera. Le nom de Bouglione devient inséparable du Cirque d’Hiver. Tous les grands artistes passent sur la piste du Cirque d’Hiver... En 1950, Gilles Margaritis crée son émission de télévision La Piste aux étoiles dans la salle du Cirque d'hiver. En 1955, Carol Reed y tourne «Trapèze» avec Gina Lollobrigida et Burt Lancaster.

Les Bouglione ont donné au Cirque d'hiver des spectacles de cirque régulièrement jusqu'en 1984. Des spectacles variés se succèdent, des comédies musicales, des tours de chant, des récitals, des fantaisies...

En 1999, la nouvelle génération Bouglione reprend le flambeau et insuffle au Cirque d’Hiver un vent de renouveau, renouant avec les succès. Le Cirque d'hiver accueille à nouveau une saison de cirque, produisant chaque hiver et pour plusieurs mois un spectacle de cirque traditionnel !