Symbole de l'Expo 67, la sphère de l'architecte visionnaire Buckminster Fuller marque un moment capital dans l'histoire de l'architecture contemporaine[1]. Il s'agit du plus important bâtiment de ce type au monde. Sa structure reproduit plus de 75 % de la sphère. Pendant l'exposition universelle de 1967, le bâtiment sera le pavillon des États-Unis qui y présentent sur six étages des « centaines d'artefacts et d'œuvres d'art témoignant du génie américain, ainsi que des engins spatiaux utilisés lors des vols Apollo »[1].

La sphère est le pavillon le plus visité de l'exposition avec 5,3 millions de visiteurs, d'immenses files d'attente pour le visiter et se rendre au sommet de l'édifice via ce qui était à l'époque l'escalier mobile le plus long du monde[1].

En 1976, un incendie a consumé le revêtement de polymère[1],[2]. La structure, construite en acier, est demeurée utilisable et constitue tout ce qui reste de l'ancien pavillon[3].

En 1990, la ville de Montréal élabore un nouveau concept d'aménagement du Parc des îles[4]. Ce nouveau plan met l'accent sur la prédominance de l'eau dans l'environnement de l'ile Sainte-Hélène[4]. C'est dans ce contexte qu'Environnement Canada manifeste son intérêt de s'associer au projet et de participer à sa réalisation[4]. Une entente de collaboration est signée le 9 août 1990 et Environnement Canada s'engage alors à contribuer pour un montant de 17,5 millions de dollars à l'aménagement de l'édifice de la Biosphère[4].

Le concept muséal mis de l'avant prévoit que le bâtiment sera un endroit « consacré à la mise en valeur, à l’observation, à l’éco-action et à la recherche sur l’eau et l’écosystème Grands Lacs »[4]. L'entente de partenariat prévoit aussi qu'Environnement Canada sera responsable d'élaborer l'ensemble du projet y compris les volets reliés à la mission, aux thèmes et au contenu des expositions ainsi qu'à l'exploitation de la Biosphère pendant une durée de vingt-cinq ans[4].

Le consortium Équipe ZOOM constitué des firmes Design+Communication inc., Le groupe Média Sciences, Les Productions Métamorphoses inc. et l'architecte Éric Gauthier, remporte par la suite le concours de planification et de réalisation du projet qui nécessite que le concept original de la Biosphère soit respecté tout en réaménageant les espaces intérieurs du bâtiment pour répondre aux besoins du futur musée[4].

Le musée a été inauguré en 1995[4]. En 2007, la Biosphère change son appellation de musée de l'eau pour musée de l'environnement[4].

Le 12 avril 2021, après plus de 25 ans à relever du gouvernement du Canada, les activités de la Biosphère sont intégrées à celles du plus grand complexe muséal en sciences de la nature au Canada : Espace pour la vie. Ce service de la ville de Montréal comprend également le Biodôme, l'Insectarium, le Jardin botanique et le Planétarium Rio Tinto Alcan. La Biosphère s'intéresse aux grands enjeux socio-environnementaux contemporains et invite les visiteurs à participer au dialogue entre science, culture, innovation sociale et environnement[5].