Faisant suite à Parade et Chahut, Cirque est le troisième volet d'une série consacrée par Seurat aux attractions populaires de la ville moderne, aux spectacles nocturnes. Le thème du cirque fut fréquemment traité dans les années 1880, en particulier chez Renoir, Degas et Toulouse-Lautrec. Mais Cirque se présente comme l'une des plus impressionnantes applications des recherches divisionnistes. Seurat y interprète en effet les théories de Charles Henry sur les effets psychologiques de la ligne et de la couleur ainsi que celles des lois du mélange optique de couleurs formulées par Chevreul et Rood. Un critique notait au moment de l'exposition du tableau au Salon des Indépendants en 1891 : "Tout dans Cirque est combiné d'après l'harmonie par analogie, la conciliation des contraires, en vue de sensations gaies : ascendance des lignes, contrastes successifs des tons, dominante orangée très écrite qu'accentue un cadre en opposition de tons et de teintes avec l'ensemble...".

Deux espaces se juxtaposent : celui de la piste et des artistes, tout en courbes, en arabesques stylisées et en spirales, en tension dynamique, voire en déséquilibre ; et celui des gradins et du public, rigide, orthogonal, immobile, d'une rigoureuse géométrie. L'ordre des couleurs obéit aussi à des règles précises : la couleur primordiale, celle de la lumière pure, le blanc, domine la toile. La palette accorde ensuite les trois teintes fondamentales : le rouge, le jaune et le bleu, modulées en petits traits méthodiques qui font écho au rythme des lignes. Seurat isole enfin son tableau par une bordure sombre peinte directement sur la toile ainsi que par un cadre plat traité avec le même ton bleu, et qui fait partie intégrante de l'oeuvre. Avec ce tableau inachevé - le peintre est emporté par une angine diphtérique quelques jours après l'ouverture du Salon -, Seurat ambitionne une symbiose entre création artistique et analyse scientifique, rejoignant ainsi l'une des grandes préoccupations du XIXe siècle.