Ouverte le 20 décembre 1927, par Ernest Fraux et René Lafont, la coupole connaît un rapide succès. Cette ouverture en grande pompe, qui donna lieu à une fête mémorable où les stocks immenses de champagne se révélèrent insuffisants face à l'afflux des invités, peut être considérée comme l'apogée du rayonnement de Montparnasse.
Dans un quartier où la concurrence entre brasseries était féroce, les gérants investirent lourdement et misèrent sur l'espace, malgré les difficultés architecturales que posait un sol truffé d'anciennes carrières, et sur une décoration Art déco somptueuse. Le peintre Alexandre Auffray peignit les piliers qui furent plus tard classés monuments historiques.
Parmi les premiers artistes et intellectuels à adopter le lieu, on peut citer Jean Cocteau, Joséphine Baker, Man Ray, Georges Braque ou Brassaï. Dans les années 1930, les aficionados du lieu sont Picasso, Simone de Beauvoir et Jean-Paul Sartre, Sonia Delaunay, André Malraux, Jacques Prévert, Marc Chagall, Édith Piaf parmi tant d'autres. Dans les années 1940 et 1950, on peut y croiser Ernest Hemingway, Marlène Dietrich, ou encore Ava Gardner.