Парк был заложен 7 октября 1945 года на месте Кирпично-пемзового завода № 1, выполнявшего в годы войны роль крематория. По разным источникам на нём в годы войны были сожжены останки 100- 600 тысяч ленинградцев. Таким образом территория парка является местом самой массовой кремации в истории. В советский период эти факты блокадной истории тщательно замалчивались.

Проект районного ПКиО на месте карьеров кирпичного завода разработан в 1939—1940 гг. архитектором Т. Б. Дубяго. Парк разбит по проекту архитекторов Е. И. Катонина и В. Д. Кирхоглани и в нём соединены два стиля — пейзажный и регулярный. Прилегающая территория (Сызранское поле) была осушена. Воронки от снарядов и карьеры кирпичного завода были превращены в небольшие пруды замысловатой формы, их объединили каналами. Это стало «изюминкой» парка. Парк был открыт 7 июля 1946 года, на тот момент его территория составляла 1/7 часть от современной. Работы продолжались до 1957 года, когда были установлены пропилеи главного входа.

В парке находится множество различных построек, в том числе оранжерея и приземистый павильон метро.

С 2010 по 2012 гг. в парке проводится комплексная реконструкция.

В январе 2010 года на месте завода-крематория началось строительство христианской мемориальной часовни.

Росохранкультура заявила, что строительство на территории объекта культурного наследия федерального значения незаконно.
В свою очередь, губернатор Валентина Матвиенко (в противоположность своим словам в апреле 2009 года) заявила, что «правовые основания для признания работ по возведению временной часовни на территории Московского парка Победы несоответствующими требованиям федерального законодательства отсутствуют».
Строительство продолжилось и завершилось к началу мая 2010 г. Фактически часовня является капитальной, а не временной постройкой.

7 мая 2010 года Митрополит Петербургский и Ладожский Владимир освятил часовню. На ней установлен четырехконечный крест, а не православный (с нижней косой перекладиной). По словам архитектора часовни Евгения Пунько, это сделано по желанию настоятеля, отца Алексия, «чтобы в часовню могли войти все».