La construction d’un bâtiment pour les services de radio-télévision est décidée dans les années 1950. L’État acquiert en 1952 le terrain du 16e arrondissement de Paris en bordure de Seine, où se situait auparavant une usine à gaz, désaffectée en 1928, puis un stade. Les plans sont dressés par l’architecte Henry Bernard.
La maison de la Radio est inaugurée le 14 décembre 1963 par le Général de Gaulle, président de la République française, en présence d'André Malraux, ministre d’État chargé des Affaires culturelles.
La maison est successivement le siège de la Radiodiffusion-télévision française (RTF) de janvier 1964 au 27 juin 1964, puis de l’Office de radiodiffusion télévision française jusqu’au 31 décembre 1974. Elle abrite alors la direction, les services et les studios de radio de l’Office, ainsi que quelques auditoriums souvent utilisés comme studios de télévision.
Lors de l’éclatement de l’Office de radiodiffusion-télévision française (ORTF) le 1er janvier 1975, elle est attribuée à Radio France et prend le nom de
« maison de Radio France ».
Les cinquante ans de la maison de Radio France ont été fêtés le 14 décembre 2013 avec une allocution du président de la République française, et un spectacle avec notamment Eddy Mitchell.
Le 31 octobre 2014, la maison de la Radio est touchée par un grave incendie. Les locaux des septième et huitième étages du coté de la porte F étaient concernés ; étages qui étaient alors en réhabilitation dans le cadre des travaux de modernisation de la Maison de la Radio. Les programmes des stations de Radio France ont été suspendus pendant près de deux heures (de 12 h 40 à 14 h 10) à la suite de l'évacuation du personnel. Les stations diffusaient pendant ce temps un programme musical.
Le bâtiment consiste en une couronne de 500 mètres de circonférence avec une tour de 68 mètres de hauteur en son centre. Sa forme très particulière a inspiré les logotypes successifs de Radio France, logotypes surnommés « Poêle à frire », du fait de la forme même de la maison de la radio et cette excroissance formée par la tour .
Outre les services centraux de Radio France, tout comme les services et studios de plusieurs de ses stations, ainsi que de RFI, la maison accueillait (jusqu'à leur fermeture pour travaux en 2007) un musée consacré à la radiodiffusion, à la télévision et aux techniques d'enregistrement du son, une soixantaine de studios d'enregistrement et un studio de télévision célèbre, le « studio 102 ». Elle possède une salle de concert symphonique, la « salle Olivier-Messiaen ». Depuis novembre 2014, elle dispose d'un auditorium de 1 461 places (à l'emplacement des anciens studios 102 et 103) et d'une salle de 856 places (le studio 104 rénové).
Depuis sa construction, ses 100 000 m² bénéficient d'un forage de 600 mètres de profondeur, lui permettant de se chauffer grâce à l'énergie géothermique. L'eau extraite du bassin de l'Albien à une température de 27 °C alimente l'ensemble du système de chauffage. L'eau, avant d'être rejetée à 7 °C dans les égouts publics, sert à l'alimentation du système de climatisation des grands studios de radio et de télévision situés dans la « petite couronne » du bâtiment.
La maison de la Radio fait partie des quelques bâtiments parisiens à disposer d'un abri anti-atomique, au même titre que le palais de l'Élysée, le Ministère de l'économie et des finances dans le quartier de Bercy (12e arrondissement), ou le bâtiment de l'ancien ministère de l’Air situé à la Cité de l'Air sur le Boulevard Victor.