1958年4月17日から10月19日まで、ベルギーのブリュッセルのヘイゼル高原で「Exposition Universelle et Internationale de Bruxelles - Wereldtentoonstelling Brussel 1958」（通称「Expo 58」）が開催された。博覧会国際事務局（Bureau International des Expositions、BIE）によって第一種一般博覧会として登録された同博覧会は、博覧会協会執行委員会が組織した。同博覧会は一般に第二次世界大戦後初の国際博覧会と説明されるが、それはそのカテゴリーについてのみ正確である。すなわち、戦後に開かれた初の第一種一般博覧会であった。BIEは、終戦から同博覧会の開幕までの間に12の国際博覧会を記載している。Expo 1947 パリ、Expo 1949 ストックホルム、Expo 1949 リヨン、Expo 1949 ポルトープランス（第二種一般博覧会）、Expo 1951 リール、Expo 1953 エルサレム、Expo 1953 ローマ、Expo 1954 ナポリ、Expo 1955 トリノ、Expo 1955 ヘルシンボリ、Expo 1956 ベイト・ダガン、Expo 1957 ベルリンである。国王ボードゥアンは1958年4月17日に同博覧会を開会し、6か月の会期中に4,145万4,412人の入場者が記録された。

ブリュッセルはこの事業に長年の経験を持ち込んだ。同市は1888年、1897年、1910年、1935年に国際博覧会を開催しており、Expo 1958 ブリュッセルは5度目の開催となった。アトミウムによるこの催しの歴史は、ブリュッセルがパリやロンドンに関連する提案を抑えて選ばれた際、開催国としてのベルギーの実績が有利に働いたと記している。BIEは1953年11月5日の第32回総会で同博覧会を登録し、主催者には4年半の準備期間が与えられた。

テーマ「世界観：新しいヒューマニズム（A World View: A New Humanism）」は、科学と技術を人類の進歩のための道具として提示するとともに、道徳的な発展がそれに歩調を合わせるべきだと訴えた。国王ボードゥアンは開会演説でこの点を率直に述べ、技術だけでは文明は生まれないと論じた。原子力は中心的な主題であり、ある展示は「原子＝希望」の標語の下で原子力の平和利用を訴え、モルのBR-3原子炉の縮尺模型も含まれていた。

BIEは参加国を39か国としている一方、アトミウムの歴史はベルギーと44か国による博覧会と記している。米国、ソ連、オランダ、フランスがそれぞれ約2万5,000平方メートルと最大の区画を得た。米国館とソ連館はアトミウムの近くで向かい合い、冷戦の対立が両館を形づくった。ソ連はスプートニクの複製とライカのキャビンを展示し、技術的な優位を誇示した。エドワード・デュレル・ストーン（Edward Durell Stone）が設計し、ピーター・G・ハーンデン（Peter G. Harnden）とバーナード・ルドフスキー（Bernard Rudofsky）が展示を手がけた米国館は、半透明のケーブル張力屋根の下に置かれ、ウォルト・ディズニーによる360度の映像で米国を巡るサーカラマ（Circarama）劇場のほか、同国の社会問題と人種問題を扱った展示「未完の仕事（Unfinished Work）」を備えていた。チェコスロバキア館は、新しい形の没入型演劇であるラテルナ・マギカ（Laterna Magika）を紹介した。

アトミウムは同博覧会の象徴となった。技術者アンドレ・ヴァーテルケイン（André Waterkeyn）が建築家アンドレ・ポラックとジャン・ポラック（André and Jean Polak）とともに設計した高さ102メートルのこの構造物は、鉄の結晶の単位格子を1,650億倍に拡大したもので、9つの球体を管で結んでいる。1958年3月25日に2億ベルギー・フランの費用で完成し、最上部の球体にはレストランが入った。その近くには、フィリップス社の芸術監督ルイ・カルフ（Louis Kalff）の依頼により、ル・コルビュジエがヤニス・クセナキス（Iannis Xenakis）、エドガー・ヴァレーズ（Edgar Varèse）と協働して設計したフィリップス館があり、多感覚的な作品『ポエム・エレクトロニク（Poème électronique）』の舞台となった。ジャン・ヴァン・ドーセラール（Jean Van Doosselaere）、アンドレ・パデュアール（André Paduart）、ジャック・ムシャル（Jacques Moeschal）による長さ約80メートルの鉄筋コンクリート構造物「土木の矢（Arrow of Civil Engineering）」は、ベルギーの立体地図の上に来場者を運んだ。多くの建物は対称性を捨てて角度と曲線を取り入れ、この手法は後に「58年様式」と呼ばれるようになった。

同博覧会はExpo 1935 ブリュッセルの会場を再利用し、プレキャスト・コンクリートの歩道橋を介してラーケン公園へと広がった。百年宮（Centenary Palace）には仮設の新しいファサードが設けられ、新たなホールである第7宮が1万平方メートルの展示空間を加えた。都市そのものも自動車と空の旅に合わせて作り変えられた。都市高速道路が建設され、ザヴェンテム空港が整備され、新しい路面電車の路線が市中心部から会場まで来場者を運んだ。この時期に着工されたラーケンの住宅事業シテ・モデル（Cité Modèle）は、1960年代まで完成しなかった。

ベルギーはまた、同博覧会を利用してコンゴの植民地を紹介した。7つのパビリオンがコンゴの鉱業、美術、交通、農業を扱い、熱帯庭園には主催者が「典型的な」村を設け、コンゴの人々を展示した。『The Brussels Times』はこの部門をこの催しの最も暗い側面の一つと評しており、アトミウム自身の歴史も植民地部門を「いくぶん物議を醸した」ものとしている。

パビリオンの大半は閉幕後に解体または移設された。オーストリア館はウィーンで、チェコスロバキア館はプラハで博物館として再建され、米国館の一部は1961年にベルギーの放送局NIR（現在のVRT）に引き継がれ、今も使用されている。百年宮の施設群はブリュッセル展示センターとなった。わずか6か月間だけ立つ予定であったアトミウムは保存され、2004年から2006年にかけて改修され、現在はExpo 1958 ブリュッセルに関する展示を収めている。Expo 1958 ブリュッセルはベルギーに最もよく知られた近代のランドマークをもたらし、冷戦の緊張と植民地時代の終焉を背景とした、科学に対する戦後の信頼を生き生きと伝える記録であり続けている。