Flaggan hissades bredvid Stormont House på fredag morgon för att markera Belfasts Pride-festival på lördag.
Nordirlands sekreterare James Brokenshire godkände flaggningen.
Flytten kommer mitt i det fortsatta dödläget över Nordirlands förbud mot samkönade äktenskap.
Det sammanfaller också med det första officiella besöket av Taoiseach (irländsk premiärminister) Leo Varadkar i Nordirland.
Herr Varadkar är Republiken Irlands första öppet gay taoiseach och kommer att delta i en stolthet festival frukost händelse på lördag morgon.
Tusentals människor förväntas delta i huvudparaden Belfast Pride på lördag eftermiddag.
Nordirland är den enda delen av Storbritannien där samkönade äktenskap fortfarande är förbjudna.
Frågan är en av de största stötestenarna i den pågående Stormontkrisen, där Sinn Féin kräver att DUP slutar blockera en lagändring.
Innan den nordirländska regeringen kollapsade i januari hade DUP använt sig av ett Stormont- veto som kallas en petition av oro för att blockera yrkanden för att ändra lagen om samkönade äktenskap.
Partiet har avvisat anklagelser om att det är homofobiskt och sagt att det skyddar den "traditionella" definitionen av äktenskap mellan en man och en kvinna.
Stormont House är Mr Brokenshires bas inom grunderna för den större Stormont egendom.
Han sade att även om samkönade äktenskap var en fråga för decentraliserade myndigheter i Stormont, hoppades han att lagen skulle förändras.
"Jag röstade för lika äktenskap i England och Wales och, liksom premiärministern, hoppas detta kan utvidgas till Nordirland i framtiden", sade han.
En regnbågs-bögflagga har flugit i en Stormont-regeringsbyggnad för första gången.