Станция открыта 31 декарбря 1989 года в составе участка "Золотые Ворота" — "Кловская". Название — от расположенного рядом Дворца спорта.

Средний зал при помощи эскалаторного тунеля с трёхленточным одномаршевым эскалатором соединен с подземным вестибюлем, который выходит в подземный переход, выходящий на Спортивную площадь и улицу Эспланадную. Со станции можно осуществить пересадку на станцию "Площадь Льва Толстого" Куренёвско-Красноармейской линии.

Пассажиропоток — 19,1 тыс. человек в сутки (2009 год).

"Дворец Спорта" — колонная трёхсводчатая станция глубокого заложения (глубина — 46 метров). На станции — одна островная прямая платформа. Залы станции соединены между собой рядом проходов-порталов, которые чередуются с колоннами увеличенного сечения. Необычная конструкция способствовала созданию необычного решения свода в центральном зале — она не радиальная, а более трапециевидная с заоваленными углами. С этой станции началось широкое использование алюминия в отделке станций киевского метро.

Колонны оригинальной формы облицованы зеленым (тогда очень необычным) кубинским мрамором и алюминиевым профилем. Световые линии из стандартных светильников практичны и органично вписываются в общий интерьер станции. Тематически-архитектурная строение перрона отражает свою особенность, немного увеличенная высота зала позволила авторам создать впечатление ее динамичности. Отделочные материалы — мрамор, гранит, цветной металл придают станции индивидуальности.