上海世纪公园园址原属浦东川沙县洋泾镇、花木镇地域，当时是农田、村宅和乡村企业用地。

1993年底，原上海市浦东新区管委会根据浦东新区的总体建设发展规划决定征用该片土地辟建公园，并委托上海市浦东土地发展（控股）公司作为建设单位负责实施。

1994年初，土控公司成立了中央公园筹建办公室和专项征地动迁工作组，前期动拆迁工作得到了当时花木乡、洋泾乡人民政府的支持。

1995年10月，英国luc公司对中央公园的概念设计被最终确定为中标方案。

1996年9月，中央公园破土动工。

1997年7月，中央公园一区即乡土田园区建成并对外开放；同年8月，土控公司成立了上海世纪公园管理有限公司，负责上海世纪公园的日常管理。

1998年，土控公司根据建设管理的需要将中央公园筹建办公室改为中央公园建设工程指挥部，全面负责公园建设工程的实施与管理。

1999年底，中央公园基本建成。

2000年4月18日，中央公园全面对外开放，中共上海市委领导提议将“中央公园”改名为“世纪公园”；同年5月5日，时任中共中央总书记江泽民到上海世纪公园视察，为公园题写了园名——“世纪公园”。

2005年，上海世纪公园决定投资1100万元将冬园新建为梅花景区。

2023年12月1日起，上海世纪公园的芳花园实行24小时开放。

2024年4月16日，上海世纪公园全面完成拆除部分围墙、景观升级；4月18日起，上海世纪公园试行24小时开放；同年5月1日起，上海世纪公园正式实行24小时开放。

2025年3月25日，人形机器人“开开”入职上海世纪公园，提供导览服务。