В период с 1776 по 1782 год в окрестностях Москвы, рядом с Санкт-Петербургским трактом, на землях Высоко-Петровского монастыря, известный московский архитектор М. Казаков построил Петровский подъездной дворец.

В 1812 году, во время московского пожара, здесь находилась ставка Наполеона. После его переезда в Кремль дворец пострадал от огня. В 1820-е годы, в процессе восстановления, рядом с дворцом был разбит Петровский парк. Для этого казна выкупила близлежащие земли. Руководил работами генерал-майор А.А. Башилов, а в благоустройстве участвовали архитекторы И.Т. Таманский, А. А. Менелас и М.Д. Быковский. В парке были проложены три лучевые аллеи и центральная Дворцовая, вырыты пруды и построено деревянное здание летнего театра. В 1837 году в парке появился воксал, загородное увеселительное заведение.

Вокруг парка располагались многочисленные дачи. В 1840-е годы, по инициативе дачников, в первую очередь А.Д. Нарышкиной, была построена церковь Благовещения Пресвятой Богородицы по проекту архитектора Ф.Ф. Рихтера. Храм сохранился до наших дней и был отреставрирован в 1990-е годы, сейчас он действует.

С середины XIX века в Петровском парке начали открываться загородные рестораны. Самый известный из них, «Яр», переехал сюда из сада «Эрмитаж» в 1851 году. Первоначально он находился в деревянном здании, но в 1910 году архитектор А.Э. Эрихсон построил для него каменное здание по заказу владельца А.А. Судакова. В 1950-е годы здание было перестроено, и в нем разместилась гостиница «Советская» с одноименным рестораном.

Кроме «Яра», в Петровском парке были и другие заведения, такие как рестораны «Эльдорадо», «Мавритания» и «Стрельна».

В ресторане «Мавритания» Катюша Маслова из романа Л.Н. Толстого «Воскресение» подсыпала снотворное купцу Смелкову. После революции ресторан закрылся, а в 1935 году здесь разместился Институт авиационной медицины, где зародилась отечественная космическая биология и медицина. Здесь готовили первых собак к полетам в космос. В 2008 году на Петровско-Разумовской аллее установили памятник собаке Лайке.

Здание ресторана «Эльдорадо» (Красноармейская улица, д. 1), построенное в 1908 году архитектором Н.Д. Поликарповым по проекту Л.Н. Кекушева, сохранилось до наших дней.

Среди дачных построек Петровского парка выделяется вилла Николая Рябушинского «Черный лебедь», возведенная в 1909 году в стиле неоклассицизма архитекторами В.Д. Адамовичем и В.М. Маятом на Нарышкинской аллее.

В 1928 году, в советское время, на территории Петровского парка по проекту архитекторов А.Я. Лангмана и Л.З. Чериковера был построен стадион «Динамо» для проведения Всесоюзной спартакиады, посвященной первому пятилетнему плану. Через 10 лет рядом открылась одноименная станция метро.

Театральные постройки XIX века и здание воксала до наших дней не сохранились. Пруды Петровского парка были засыпаны во второй половине XX века.