La station est ouverte le avec la mise en service du premier tronçon de la ligne 1 entre Porte de Vincennes et Porte Maillot. Elle doit sa dénomination initiale de Marbeuf à sa proximité avec la rue Marbeuf, ainsi nommée en raison de son voisinage avec l'ancien jardin Marbeuf (également appelé « folie Marbeuf »).
Le , la station de la ligne 9 est ouverte à son tour avec l'inauguration de sa section entre Trocadéro et Saint-Augustin ; elle porte alors le nom de Rond-Point des Champs-Élysées en référence au carrefour éponyme dont elle assure la desserte.
Avant la Seconde Guerre mondiale, il s'agissait de deux stations indépendantes l'une de l'autre compte tenu de leur relatif éloignement géographique. Un couloir de correspondance est édifié et mis en service le ; à cette occasion, la nouvelle station prend le nom de Marbeuf - Rond-Point des Champs-Élysées (plus couramment Champs-Élysées - Marbeuf).
Dans les années 1950, une nouvelle décoration des quais des lignes 1 et 9 est très remarquée, car elle introduit une nouvelle technique artistique, le gemmail, qui est une sorte de vitrail modernisé, ce qui vaut à la station d'être qualifiée à l'époque de « station-musée ». L'inauguration a lieu en grande pompe dans la nuit du 1er au : deux rames composées de plates-formes munies de tables apportent les victuailles aux invités[1]. Ces gemmaux, retirés des quais dans les années 2000, se situent aujourd'hui dans la salle des billets.
Dans le cadre de l'automatisation de la ligne 1, les quais de cette ligne sont rehaussés, munis de portes palières en et intégralement réaménagés.
En 2019, 9 545 487 voyageurs sont entrés à cette station ce qui la place à la 19e position des stations de métro pour sa fréquentation[2].
En 2020, avec la crise du Covid-19, 4 691 237 voyageurs sont entrés dans cette station ce qui la place à la 22e position des stations de métro pour sa fréquentation[3].
En 2021, la fréquentation remonte progressivement, avec 6 173 830 voyageurs qui sont entrés dans cette station ce qui la place à la 18e position des stations de métro pour sa fréquentation[4].
La station dispose de sept accès, dont les deux premiers ne sont accessibles qu'à partir des quais de la ligne 1, compte tenu du fait que son point d'arrêt était indépendant de celui de la ligne 9 à l'origine.
Les quais des deux lignes sont de configuration standard : au nombre de deux par point d'arrêt, ils sont séparés par les voies situées au centre et la voûte est elliptique. En revanche, ils se distinguent par leur aménagement culturel, qui lui-même diffère entre les deux lignes.
Sur la ligne 1, les piédroits sont revêtus d'un carrossage doré éclairé, tandis que la voûte, de même que les tympans, est habillée d'un carrelage biseauté de couleur champagne et munie de plafonniers cylindriques ornés de motifs à bulles. Les quais sont carrelés en gris anthracite et équipés de portes palières partiellement peintes en noir. Le nom de la station est directement inscrit sur le carrossage en cinq langues différentes. Sur chaque quai, trois écrans tactiles affichent des plans du réseau, un plan du quartier et un outil de recherche d'itinéraire. Cinq écrans supplémentaires présentent des campagnes publicitaires ainsi que des programmes culturels. Ils diffusent quatre films de deux minutes, produits par le Centre national de la recherche scientifique (CNRS) dans le cadre de l'année internationale de la chimie, et trois films réalisés par l'artiste Marko Echeverria dans le cadre de son œuvre Paysages passagers. Ces aménagements sont complétés de sièges de style « Akiko » noirs.
Sur la ligne 9, le carrossage se présente sous forme de lambris en aluminium de couleur miel comprenant un ensemble de vitrines cerclées de laiton. Un grand nombre d'entre elles sont aujourd'hui vides ; leur obturation partielle laisse apparaître l'ancienne paroi de la station encore recouverte de son carrelage blanc biseauté d'origine, lequel recouvre également la voûte tandis que les tympans sont traités en parements muraux en métal. Le nom de la station figure en lettres capitales en relief de couleur miel au-dessus de vitrines. Cet aménagement est complété de sièges de style « Motte » jaunes et de bandeaux d'éclairage spécifiques munis de lames métalliques de forme proche d'un demi-cercle.
La partie « basse » de la section commerçante des Champs-Élysées, ses boutiques et restaurants (vers le nord-ouest, depuis la station). La station est située au sommet oriental du « triangle d'or » et au sommet septentrional du « petit triangle d'or » qui le jouxte, tous les deux réputés pour leurs établissements de luxe.
La partie nord-ouest des jardins des Champs-Élysées (vers le sud-est, depuis la station), et notamment en son sein :
C'est dans cette station que Hervé Vilard, alors orphelin de 18 ans, voit une affiche publicitaire « Partez en vacances à Capri ! ». Cela est pour lui une grande inspiration. Il rentrera tout de suite dans sa chambre de bonne pour composer en 7 minutes la mélodie, écrire le texte. Capri c'est fini sera un tube international, son deuxième plus grand succès, après Nous (1979).
Une entrée de la station peut être aperçue dans une scène du film Au revoir là-haut (2017) d'Albert Dupontel, dont l'intrigue se déroule en 1919[5]. L'édicule Guimard d'origine y est reconstitué, ce qui est toutefois un léger anachronisme puisque la CMP l'avait, en fait, supprimé dès 1908.
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