Blick von der Mall Area, Haupttribüne Nord, Unterrang
Die Rennstrecke wurde vom deutschen Designer Hermann Tilke entworfen, der später unter anderem Rennstrecken in Shanghai, Sakhir, Istanbul, Marina Bay und Yas Marina entwerfen sollte. Als Teil einer Reihe großer Infrastrukturprojekte in den 1990er Jahren unter der Regierung von Mahathir Mohamad wurde der Sepang International Circuit zwischen 1997 und 1999 in der Nähe von Putrajaya, der damals neu gegründeten Verwaltungshauptstadt des Landes, mit der Absicht gebaut, den Großen Preis von Malaysia auszutragen. Ähnlich wie andere Rennstrecken des Landes ist die Rennstrecke für ihr unberechenbares, feucht-tropisches Wetter bekannt, das von klaren, heißen Tagen bis hin zu tropischen Regenstürmen reicht.
Die Rennstrecke wurde am 7. März 1999 um 20:30 MST (UTC+08:00) vom vierten Premierminister Malaysias Mahathir Mohamad offiziell eingeweiht. Anschließend eröffnete er am 20. April 1999 den ersten Großen Preis von Malaysia der Moto GP (siehe Großer Preis von Malaysia für Motorräder 1999) und am 17. Oktober 1999 den ersten Großen Preis von Malaysia der Formel 1 Petronas (siehe Großer Preis von Malaysia 1999).
Am 23. Oktober 2011, in der zweiten Runde des MotoGP Shell Advance Malaysian Grand Prix, starb der italienische Motorradrennfahrer Marco Simoncelli nach einem Sturz in Kurve 11 in Runde 2, was zum Abbruch des Rennens führte.
Die Strecke wurde 2016 komplett neu asphaltiert, wobei mehrere Kurven neu gestaltet wurden, um den mechanischen und nicht den aerodynamischen Grip zu betonen. Vor allem die letzte Kurve wurde um etwa 1 Meter erhöht, was die Fahrer nach offiziellen Angaben dazu zwingen sollte, einen späteren Scheitelpunkt zu nehmen und verschiedene Rennlinien durch die Haarnadel zu erkunden.
Im Oktober 2016 wurde gemunkelt, dass die Sepang-Strecke aufgrund schwindender Ticketverkäufe aus dem Formel-1-Kalender gestrichen werden könnte und ihren neunzehnten und letzten Weltmeisterschafts-Grand-Prix im Jahr 2017 abhalten würde. Der Vertrag des Rennens sollte 2018 auslaufen, aber seine Zukunft war aufgrund steigender Austragungsgebühren und rückläufiger Ticketverkäufe gefährdet.