Павильон Азербайджанской ССР был возведен к открытию ВСХВ в 1939 г. по проекту архитекторов Садыха Дадашева и Микаэля Усейнова. На выставке он образовал яркий ансамбль вместе c павильонами двух других республик Закавказья. В оформлении павильона приняли участие как московские, так и республиканские художники и скульпторы, а также народные мастера Азербайджана.

Павильон отличает использование разнообразных декоративных традиций, характерных для Центральной Азии и Ирана. Внутренние стены портика декорированы геометрическими и растительными узорами, выполненными из цветной майолики. Узнаваемые восточные мотивы аккуратно дополнены советской символикой — красными звездами, серпами и молотами. Характерный «сталактитовый» полукупол в нише над входной дверью украшен виноградными гроздьями. Тот же «сталактитовый» мотив применен в оформлении капителей двух колонн главного фасада. Портал облицован кремовым мрамором Газганского месторождения.

По сторонам от центрального портика расположены помещения меньшей высоты. Их окна оформлены в традиционной азербайджанской технике «шебеке» — сложная ажурная рама из орехового дерева без клея и гвоздей, составляющая оправу для цветных витражей.

В 1954 году в павильоне был проведен капитальный ремонт для устранения последствий запустения в период войны, в частности, полностью реконструированы боковые стилобаты и входная лестница. Цоколь облицован красным гранитом. В 1956 году к заднему фасаду павильона были пристроены дополнительные помещения и оранжерея для демонстрации субтропических культур. После реформирования экспозиции ВДНХ в 1964 году в павильоне была представлена вычислительная техника. Соответствующая надпись появилась на фасаде.

Павильон Азербайджанской ССР относится к числу павильонов на левой стороне Центральной аллеи, которые в конце 1960-х годов подверглись «осовремениванию» при помощи навесных коробок-фасадов. В 1967 году прямоугольный фасад-ширма из легкого бетона преобразила павильон «Вычислительная техника», скрыв от посетителей ставшие неактуальными восточные формы. В первые годы фасад имел темный цвет со светлой вывеской «Вт», но в конце 1980-х цвет фасада поменяли на белый.

В апреле 2014 года панели накладного фальш-фасада демонтировали. Оказалось, что модернизация павильона Азербайджанской ССР была проведена сравнительно бережно — его первоначальный внешний вид практически не пострадал.

После завершения работ по реставрации фасадов павильона в 2018 году здание вновь получило свой исторический облик. Восстановлены утраченные витражи и элементы мозаики, отремонтированы гранитные лестницы и облицовка стилобата. В процессе реставрации воссозданы: венчающий карниз с облицовкой майоликой, фрагменты мраморной облицовки стен и колонн, две чаши фонтанов на главном фасаде. Также восстановили конфигурацию гранитной парадной лестницы, элементы керамического мозаичного декора, облицовку цоколя, утраченные секции металлических оконных решеток, парапет. Кроме того, реставраторы бережно воссоздали азербайджанские витражи – шебеке.