Este edificio fue obra del arquitecto Luis Gutiérrez Soto, quien lo convirtió en el "máximo exponente" de la arquitectura Art Decó de la capital. Se inauguró a mediados de los años veinte. Su primera película fue 'Luis Candelas, el bandido de Madrid'. A partir de ahí se estableció como el cine más vanguardista del país, con hitos históricos del cine español como ser el primer cine español en proyectar, el 13 de junio de 1929, la primera película sonora y hablada, 'El Cantor de Jazz'. También se proyectó el primer largometraje rodado en Hollywood en español, 'El Cuerpo del Delito', el 21 de mayo de 1930. El cine Callao estrenó la primera película en color en 1935 y la primera cinta en tres dimensiones en 1953.
Diseñada al estilo americano de la época, su sala principal, está organizada sin palcos aristocráticos y con visión plena desde todas sus butacas, entonces 1.300. Su terraza, actualmente en desuso, fue construida para emitir sesiones cinematográficas al aire libre, lo que le convirtió en uno de los primeros cines de verano de Madrid.
A lo largo de la historia ha evolucionado con ella, su sótano comenzó como cabaret, pasó a sala de billar y durante la Guerra Civil sirvió de comedor colectivo. Con la fiebre discotequera de los años 70 pasó a ser la popular sala de fiestas 'Xenon', y ahora es la segunda sala del cine. Siempre se ha adaptado a los tiempos incorporando los últimos avances tecnológicos, en sonido, imagen e iluminación.