Tivoli blev anlagt i 1843 på det gamle fæstningsterræn lige uden for Vesterport. Initiativtageren var Georg Carstensen, der af kongen havde fået lov til at etablere et folkeligt forlystelsesetablissement. Sådanne forlystelsesparker havde siden slutningen af 1700-tallet været populære i flere europæiske storbyer. Parken i København blev da også opkaldt efter en forlystelsespark i Paris, hvis haveanlæg var inspiration for den danske udgave. Parken i Paris var opkaldt efter den italienske by, Tivoli.
Tivoli blev tilrettelagt som en romantisk lysthave med lette pavillonbygninger, landskabelige scenarier og udsigtspunkter. Lige fra starten var Tivoli en publikumssucces. Dels fordi haven udfyldte et behov i tiden, dels fordi Georg Carstensen knyttede dygtige kræfter til sit etablissement. Den unge arkitekt Harald Conrad Stilling skabte de fysiske rammer, H.C. Lumbyes orkester forlystede daglig med festlig musik og de populære pantomimer morede folk. Som Københavns mest populære sommerforlystelse fik Tivoli hurtigt præg af institution og blev en del af danskerne nationale selvforståelse. I 1880’erne forandredes Tivoli markant. Da Københavns gamle fæstning med vold og stadsgrav blev sløjfet, forsvandt den landskabelige idyl, og samtidig opstod Tivolisøen, der er en del af den tidligere voldgrav.
I begyndelsen af 1900-tallet vandt elektriciteten indpas. Det medførte, at Tivoli fik nye amerikanske forlystelser, elegante restauranter og en stor koncertsal. Koncertsalen brændte dog under krigen, og den nuværende blev indviet i 1956. I 2005 stod arkitektfirmaet 3xNielsen for en gennemgribende renovering af den traditionsrige koncertsal. Regnbuehallen under koncertsalen – der fungerer som lobby og garderobe – blev blandt andet ændret radikalt og indeholder nu et 30 meter langt akvarium. Desuden opførte tegnestuen en transparent, cirkelformet foyer i tre etager, der fungerer som indgang til koncertsalen. Internationalt set indtager Tivoli en særstilling blandt forlystelsesparker dels ved sin alder og karakter, dels ved sin placering i storbyens centrum.
Tivoli har stadig markante træk fra den klassiske forlystelseshave og mange traditioner og attraktioner går tilbage til 1840’erne. Heriblandt den zig-zaggende promenade, illumination, fyrværkeri, rutschebane og pantomimeteatret. Mange kendte arkitekter og landskabsarkitekter har gennem tiden præget Tivoli.
