Desde tiempos prehispánicos el cerro Huelén o Welén fue un lugar fundamental en el desarrollo de los habitantes del valle del río Mapocho. A la llegada de las huestes españolas en 1541, el cerro aún era utilizado por la población local como centro ceremonial y plataforma de vigilancia. Pedro de Valdivia (hacia 1500-1553) lo renombró como cerro de Santa Lucía y, en sus faldas, celebró la primera misa católica en el territorio, mientras que desde su cumbre realizó la ceremonia de fundación de la ciudad de Santiago.

Durante el periodo colonial, el cerro Santa Lucía tuvo diversas finalidades para la población santiaguina. Las laderas fueron canteras desde donde se extrajeron piedras para fabricar el empedrado de calles, la construcción de casas, edificios públicos e iglesias. Sus cavernas naturales fueron utilizadas por personas marginalizadas que deambulaban por la ciudad o eran perseguidas por la policía por sus actividades de subsistencia. Hacia el norte y sur fue utilizado como basural, mientras que la ladera poniente fue transformada en espacio residencial, además de ubicarse allí el convento de las Monjas Claras.

En el Santiago del siglo XIX, el cerro Santa Lucía fue utilizado como lugar de esparcimiento y paseo por los santiaguinos, así como por viajeros extranjeros que desde su cumbre observaron la ciudad en toda su extensión.

En el año 1849 fue ocupado también con fines científicos, cuando el astrónomo norteamericano James Melville Gillis (1811-1865) construyó en su cumbre el primer Observatorio Astronómico Nacional.

En 1872, tras asumir como intendente de Santiago, el político liberal Benjamín Vicuña Mackenna (1831-1886) emprendió la transformación del cerro Santa Lucía. Estas obras fueron cruciales en su proyecto de modernización, junto con el "Camino de cintura", la canalización del río Mapocho, la remodelación del Mercado de Abastos y el saneamiento de los diversos barrios de la ciudad, entre otros proyectos. Los trabajos en el cerro Santa Lucía fueron destacados por Vicuña Mackenna al asumir como intendente, en la publicación realizada en 1872 con el título Guía general de la ciudad de Santiago.

Con la remodelación llevada a cabo por Vicuña Mackenna, el cerro se convirtió en un gran paseo para los vecinos y en el símbolo de una ciudad higienizada y moderna, acorde con los modelos industriales y los patrones urbanos europeos.

Según el propio Vicuña Mackenna el cerro Santa Lucía era una maravilla natural, histórica, religiosa y urbana sin comparación porque "en ciudad alguna del mundo, se encuentra un peñón más atrevido, más caprichoso, más imponente por su masa de rocas, situadas… a menos de 500 metros de la plaza principal de la ciudad y en el corazón mismo de ella". Para Vicuña Mackenna la transformación del cerro puso a Santiago a la altura de las más importantes ciudades del continente y del mundo (Vicuña Mackenna, Benjamín. El Santa Lucía: guía popular y breve descripción de este Paseo para el uso de las personas que lo visiten. Santiago: Imprenta de la Librería del Mercurio, 1874, p. 6).

El paseo fue terminado el año 1874. En sus nuevos espacios resaltaron los jardines compuestos por plantas y árboles del país y traídos desde el extranjero; centenares de senderos y caminos; ornamentos, estatuas y monumentos fabricados por artesanos de Chile y Francia; edificios como el Restaurante, el Acueducto Romano, el Portal Español, el Museo Histórico Indígena y la Biblioteca Carrasco Albano, entre otros. Las obras construidas en el cerro fueron expuestas en el Álbum del Santa Lucía, publicado el mismo año de su inauguración.

El proyecto del paseo no estuvo exento de críticas, las que lo señalaron como elitista, cuestión que llevó al intendente a defender su obra a través de la publicación de columnas en los periódicos de la época y de varios textos que resaltaron las bondades del paseo y su utilidad social.

La importancia urbana del cerro de Santa Lucía se vio reflejada incluso en que, hasta 1930, existió en Santiago una subdelegación y luego una comuna llamada Santa Lucía, que estuvo compuesta por los barrios que rodeaban a la denominada "montaña mágica" (Pérez de Arce Antoncich, Rodrigo. La montaña mágica: el Cerro Santa Lucía y la ciudad de Santiago. Santiago: Ediciones ARQ, impresión 1993).

En el ámbito de las publicaciones, entre 1874 y 1875, se imprimió el periódico semanal de carácter literario El Santa Lucía, inspirado en el propio cerro, donde se insertaron diversos escritos que alabaron la formación geográfica capitalina y su paseo urbano.

A fines del siglo XIX y principios del XX, el paseo del cerro fue refaccionado en varias ocasiones. La remodelación más importante fue la que se llevó a cabo en los años previos a la celebración del centenario de la Independencia Nacional, ocasión en la que el cerro fue uno de los centros de los festejos. Esta integró al cerro en el desarrollo arquitectónico industrial de la ciudad, consolidándolo como uno de los hitos en el avance modernizador producido durante la república.