Grönområdenas historia i Tölö kan anses ha fått sin början på 1800-talet i och med villabebyggelsen och Tölö parkbolag. Villaområdet i Hesperiaparken och restaurang Hesperia var bekanta för Helsingforsborna redan på 1840-talet. De låg i det omfattande parkområdet i Djurgården, som i medlet av 1800-talet arrenderades av Tölö parkbolag.
Bolaget hade grundats av kommerseråd Henrik Borgström, mannen bakom badanläggningen i Brunnsparken. Hans idé var att röja området, skapa en park och anlägga en liknande badanläggning intill den välkända hälsokällan i Tölö. Järnvägsbygget ledde tyvärr till att hälsokällan torkade ut, men Helsingfors populäraste park hade sett dagens ljus. Det fanns också planer på en djurgård här, vilket gav området dess nuvarande namn.
Tölö parkbolags arrendeavtal för Djurgårdsområdet löpte ut 1892. År 1904 lämnade trädgårdsnämnden in en plan till fullmäktige. Planen hade utarbetats av stadsträdgårdsmästare Svante Olsson år 1900 och i den hade Djurgårdsprojektet utvidgats till att omfatta stränderna i Tölöviken, Djurgårdsviken och Kajsaniemiviken. Också Kajsaniemiparken, Hagasundsparken och Hesperiaparken hade inlemmats i planen. Målet var en sportig folkpark. Man ville bygga upp ett system av parker kring havsvikarna inne i staden och låta de olika delarna länkas samman till en helhet genom strandvägar kantade av planteringar.
Den allmänna inställningen till parker hade förändrats under det första decenniet av 1900-talet i takt med att byggandet av Brunnsparken och Observatoriebergets park framskred. Staden började utvidgas i riktning mot Tölö på 1920- och 1930-talet. Trädgårdsnämnden ville omforma Tölöviken och Djurgården till rekreationsområden för mindre bemedlade och ett center för idrottsaktiviteter. I synnerhet den samtida författaren Zacharias Topelius underströk behovet av rekreationsområden för vanligt folk. Eftersom arbetarbefolkningen redan trivdes på de förtjusande backarna och klipporna bevarades områdets ursprungliga natur nästan som sådan. Parken byggdes delvis som nödarbete och blev en populär folkpark.
För Olsson var det viktigt att besökarna kunde promenera intill vattnet och samtidigt beundra träd och buskar. Det skulle inte finnas för mycket prydnadsplanteringar i en folkpark. ”Arbetaren och den mindre bemedlade klassen över lag behöver vistelseplatser av mindre sofistikerad natur, där man utan att blygas kan inta sin egen matkorg, skräpa ned med lite äggskal och ta några danssteg utan alltför mycket publik”, konstaterade man i den samtida tidningspressen. År 1903 öppnades Hagasundsparken och Hesperiaparken för allmänheten. Villa Hagasund och dess trädgård övergick i stadens ägo och blev en del av folkparken.
Vid samma tid utarbetades det också planer för ett annat viktigt grönområde i Helsingfors. Planläggningsavdelningens föregångare beredde ett förslag som innefattade tanken på en Centralpark. Enligt detaljplanen för Tölö, som godkändes 1906, skulle området bli en vidsträckt park med olika fält och gångar. Arkitekt Bertel Jungs (1872–1946) planer för Centralparken färdigställdes 1911 och presenterades 1913.
De dekorativa villorna i området Fågelsången är en viktig del av landskapet kring Tölöviken. På 1880-talet började staden arrendera ut villatomer i Djurgården, och inom ett par decennier byggdes det 15 villor jämte stall och uthus på tomterna. Villorna i Fågelsången har en brokig historia och ett varierande rykte. Byggnaderna har kallats professorsvillor, hyresbaracker, slum och arkitektoniska pärlor. Sju av femton har rivits, och nummer 8,9, och 12 ligger precis intill branten mot järnvägsspåret.
Vikens västra strand dominerades länge av industrianläggningar som förorenade viken, men de har försvunnit en efter en, liksom de privata villorna. Hesperiaparken har hyst en socker-, tvål-, såpa- och stearinljusfabrik, en spelkortsfabrik samt en konservfabrik. Resterna av ett järnvägsspår – närmast i form av en upphöjning i gräset – vittnar om områdets industriella förflutna. Det var särskilt sockerfabriken som i tiderna förorenade Tölöviken, och på grund av fabriken vågar man fortfarande inte muddra viken så att den skulle lämpa sig att bada i. Vattenkvaliteten i Tölöviken blir dock bättre år för år eftersom havsvatten pumpas in från Edesviken vid Råholmen. Målet är att bevara Tölöviken som en havsvik, men den är tyvärr ännu inte tillräckligt ren för att användas som badstrand.
Parken har senare rustats upp efter behov. På 1970-talet försvann en populär bobollsplan i Hesperiaparken för att ge plats åt Finlandiahuset, ritat av arkitekt Alvar Aalto (1898–1976). År 1993 måste parken avstå ett hörn till det av arkitekterna Hyvämäki, Karhunen och Parkkinen ritade Operahuset och en amfiteater, men dessa gav samtidigt parken ökad prestige. Amfiteatern är en populär sitt- och mötesplats och används också för mindre evenemang.
Knäckepilarna längs stranden planterades i slutet av 1940. Parkmiljön rustades först upp inför de olympiska spelen 1940, som ju på grund av kriget aldrig ägde rum, och sedan på nytt inför OS 1952. En viktig åtgärd genomfördes på 1990-talet då promenadvägen vid stranden breddades och med granitblock delades in i separata leder för fotgängare och cyklister. Belysningen förnyades 1999 inför Helsingfors jubileumsår. Som bäst planeras strandstrukturer och en upprustning av pilallén. En historisk utredning och en växtinventering har genomförts för att förhindra att något värdefullt av misstag ska gå förlorat.