พื้นที่ของอุทยานเฉลิมพระเกียรติฯ นั้น เดิมเป็นที่ตั้งของราชตฤณมัยสมาคมแห่งประเทศไทย ในพระบรมราชูปถัมภ์ หรือสนามม้านางเลิ้ง ซึ่งเดิมให้บริการแข่งม้าสำหรับคนไทย และกิจการที่เกี่ยวข้องกับม้า แต่ต่อมามีปัญหาเรื่องการพนันและการกำหนดผลการแข่งขันขึ้น เมื่อสนามม้าแห่งนี้หมดสัญญาเช่ากับสำนักงานทรัพย์สินพระมหากษัตริย์เมื่อปี พ.ศ. 2561 พระบาทสมเด็จพระวชิรเกล้าเจ้าอยู่หัวทรงเล็งเห็นว่าการพนันจะส่งผลเสียต่อวงกว้าง ทำให้ปัญหาเกิดขึ้นอีกมาก[1] และทรงให้ความสำคัญกับปัญหาสิ่งแวดล้อมและการพัฒนาคุณภาพชีวิตของประชาชน[2] จึงได้พระราชทานพื้นที่ดังกล่าวให้เป็นสวนสาธารณะ และแหล่งเรียนรู้ตามแนวพระราชดำริของพระบาทสมเด็จพระมหาภูมิพลอดุลยเดชมหาราช บรมนาถบพิตร และสมเด็จพระนางเจ้าสิริกิติ์ พระบรมราชินีนาถ พระบรมราชชนนีพันปีหลวง[3]

อุทยานเฉลิมพระเกียรติฯ เริ่มมีการออกแบบและพัฒนาแบบตั้งแต่ปี พ.ศ. 2561 สำนักพระราชวังเผยแพร่วีดิทัศน์อุทยานเฉลิมพระเกียรติฯ เมื่อวันที่ 17 พฤศจิกายน พ.ศ. 2564[4] และคาดว่าจะเสร็จสมบูรณ์ภายในปี พ.ศ. 2567[5]