La construction de l'école maternelle Suzanne-Kleiber fut rendue nécessaire par la réalisation de la deuxième tranche du quartier du Sanitas. Cette dernière impliquait en effet l'arrivée de centaines d'enfants ne pouvant être accueillis dans le groupe déjà existant, composé de l'école maternelle Marie-Curie et de l'école primaire Pascal-Diderot. La première, en particulier, réalisée dans le cadre de la première tranche, avait dû refuser 200 inscriptions à la rentrée 1961. Connu comme "groupe SNCF II", un ensemble maternelle et primaire fut donc inscrit au plan-masse en janvier 1959, sur les terrains immédiatement au sud des bâtiments 7 à 10 et confiée aux architectes Maurice Poussard et aux frères Pierre et Jacques Boille. La libération des terrains posant problème, la ville décida de ne construire que l'école primaire à cet emplacement initial et de transférer l'école maternelle au sud de la nouvelle opération de la Rotonde (à l'est du quartier du Sanitas).
L'emprise du nouveau terrain, trop exiguë, n'autorisait toutefois que la construction d'un ensemble de cinq classes, achevé en 1963 et correspondant aujourd'hui à l'école Pauline-Kergomard. Cinq autres classes étant financées, la ville décida la réalisation d'une seconde école maternelle, baptisée Suzanne-Kleiber, sur le terrain de la crèche de la rue du Hallebardier, dont le programme avait été revu à la baisse. Après plusieurs avant-projets, la ville retint, par souci de maîtrise des coûts et des délais, l'utilisation de procédés standardisés de préfabrication. Le modèle proposé par l'entreprise CEEM fut retenu au début de l'année 1964, l'école ouvrant pour la rentrée scolaire de la même année. L'ensemble n'a pas connu depuis d'évolution notable.