Vista desde la zona del centro comercial, tribuna principal norte, grada inferior
El circuito fue diseñado por el diseñador alemán Hermann Tilke, que posteriormente diseñaría circuitos como los de Shanghai, Sakhir, Estambul, Marina Bay y Yas Marina. Como parte de una serie de grandes proyectos de infraestructura en la década de 1990 bajo el gobierno de Mahathir Mohamad, el Circuito Internacional de Sepang se construyó entre 1997 y 1999 cerca de Putrajaya, la entonces recién fundada capital administrativa del país, con la intención de albergar el Gran Premio de Malasia. Al igual que otros circuitos del país, el circuito es conocido por su imprevisible clima tropical húmedo, que varía desde días claros y calurosos hasta tormentas tropicales.
El circuito fue inaugurado oficialmente por el 4º Primer Ministro de Malasia, Mahathir Mohamad, el 7 de marzo de 1999 a las 20:30 MST (UTC+08:00). Posteriormente, inauguró el primer Gran Premio de Malasia de Moto GP el 20 de abril de 1999 (véase Gran Premio de Malasia de 1999) y el primer Gran Premio de Malasia de Fórmula 1 Petronas el 17 de octubre de 1999 (véase Gran Premio de Malasia de 1999).
El 23 de octubre de 2011, en la segunda vuelta del Gran Premio Shell Advance de Malasia de MotoGP, el piloto italiano de motociclismo Marco Simoncelli falleció tras un accidente en la curva 11 de la segunda vuelta, lo que provocó el abandono de la carrera.
La pista fue completamente reasfaltada en 2016, con varias curvas reperfiladas para enfatizar el agarre mecánico, en lugar del aerodinámico. En particular, la última curva se elevó aproximadamente 1 metro, lo que, según los responsables, obligaría a los pilotos a tomar un vértice más tardío y a explorar diferentes líneas de carrera a través de la horquilla.
En octubre de 2016 se rumoreó que el circuito de Sepang podría ser retirado del calendario de la Fórmula 1 debido a la disminución de la venta de entradas, y celebró su decimonoveno y último Gran Premio del Campeonato Mundial en 2017. El contrato de la carrera expiraba en 2018, pero su futuro se había visto amenazado por el aumento de las tasas de acogida y el descenso de la venta de entradas.