原爆ドームは、1915年（大正4年）に広島県内の物産品の展示・販売をする施設として建てられ、広島県美術展覧会や博覧会も催されていました。設立当初は「広島県物産陳列館」という名称でしたが、その後「広島県商品陳列所」、1933年（昭和8年）には「広島県産業奨励館」に改称されています。
設計者はチェコの建築家ヤン・レツル氏で、構造は一部鉄骨を使用した煉瓦造、石材とモルタルで外装が施されていました。
全体は3階建で、正面中央部分に5階建の階段室、その上に銅板の楕円形ドームがのったモダンなもの。当時は、こうした大胆なヨーロッパ風の建物は非常に珍しく、川面に映えるモダンな美しさとあいまって広島名所の一つに数えられていました。
1945年（昭和20年）8月6日午前8時15分。人類史上最初の原子爆弾が炸裂したのは、広島県産業奨励館から南東約160メートル、高度約580メートルのところです。爆風の圧力は1平方メートルあたり35トン、風速は440メートルという凄まじいもので、建物は爆風と熱線を浴びて大破し、天井から火を吹いて全焼。爆風がほとんど垂直に働いたため、本館の中心部は奇跡的に倒壊を免れたものの、館内にいた人はすべて即死しています。ドーム鉄骨部分がむき出しの残骸と化し、いつからともなく市民の間で「原爆ドーム」と呼ばれるようになりました。
1953年（昭和28年）に広島県から広島市に管理が移管され、1966年（昭和41年）には広島市議会が原爆ドームの保存を決議。その後、風化が進み、国内外での善意の募金により3回の大規模な保存工事が行われました。また、世界遺産リストへの登録を求めて、市や市議会、広範な市民運動の結果、1995年（平成7年）6月に国の史跡に指定され、文化庁からユネスコに登録申請。1996年（平成8年）12月、世界文化遺産へ登録されました。