Kelenföld története messzire nyúlik vissza, még akkor is, ha a 19. század harmadik harmadában kezdett csak benépesülni – korábban ugyanis a Duna árterének számított. A mocsaras, lápos terület sokáig lakatlan volt, csak a dél felől Budára érkezők és a bujkálók látogatták. Hogy a neve honnan ered, arról ma is vannak viták: egyesek szerint a német Krenfeld – tormaföld – volt a névadó, mások szerint a honfoglalás kori Kelen vezér nevét kapta a terület. Az azonban biztos, hogy a 19. századi, hivatalos Kelenfölddé keresztelés előtt a középkorban Tabánnak is nevezték a területet. Annak ellenére, hogy jelentős letelepedések nem történtek, nagyon is mozgalmas volt a környék élete: a középkorban erre vezetett az út Budáról Székesfehérvárra – a mai Fehérvári út elődje egyébként eredetileg a mai Gellért térről indult.
Bár a középkorban egy-egy keresztes lovag itt kapott engedélyt letelepedésre, történetének izgalmasabb évtizedei a Duna 1870-es folyamszabályozása után indultak – ez tette ugyanis lehetővé, hogy a lápos területet apránként feltöltsék és lassan lakhatóvá tegyék – bár a teljes „kiszárításig” jó egy évszázadot kellett várni. A Bikás park ugyanis állítólag azért születhetett meg, mert a terület még a 60-as években is olyan ingoványos volt esőzések után, hogy a tervezők jobbnak látták, ha nem építenek oda egyetlen több száz lakásos szalagházat sem.
A 18. században a Gellért-hegyről (akkoriban Kelen-hegynek hívták) több szőlőműves is érkezett a szárazabb, biztonságosabb területekre, majd a 19. század folyamán az ipar is megjelent.
Kelenföld fejlődésében nagy előrelépés volt a saját vasútállomás, ami rendhagyó módon már akkor felépült, amikor még alig volt állandó lakossága a városrésznek. A Déli Vasút vonalai már 1861-ben áthaladtak Kelenföldön, de önálló állomásra ekkor még senki sem gondolt. Hogy az alig lakott terület mégis saját állomást kapott, az annak volt köszönhető, hogy a vasúttársaságok és a kormány úgy döntöttek, a Dunát átszelő vasúti híd a Gellért-hegytől délre, a Csepel-szigettől északra fog futni. Az új vasútvonalnak viszont kellett egy csatlakozó a Déli Vasút vágányaihoz, így aztán 1876-ban megnyitották a Kelenföldi vasútállomást, ekkor még Új-Buda állomás néven. A vasútállomás felépülése után egyre nagyobb szerepet kapott a dél felől érkező vonatok forgalmának bonyolításában, így nemcsak az állomás területe nőtt, hanem a vasutasok és családjaik számára is egyre több ház épült a környéken. Az állomással szemben, a mai Budaörsi úton épült meg az angol John Fowler gőzekegyára is. A John Fowler örököse, Robert által létesített impozáns gyár és bemutatóterem egyébként ma is áll, valószínűleg mindenki elsuhant már mellette a Balaton felé tartva.
Kelenföld ipari központja ugyanakkor nem itt, a vasút környékén, hanem a Duna mentén, a Fehérvári úttól délre alakult ki – konzerv- és édesipari, építő- és textilipar, finommechanikai üzemek létesültek erre. Kelenföld többi részén egymástól távol, lazán elszórt kertes házak, tanyák épültek, az 1854-ben megnyitott Erzsébet Sósfürdő környékén pedig üdülőtelep létesült.
A megnövekedett lakosság igényeinek ellátására, hosszas tervezés után, 1914-ben nyitották meg a Kelenföldi Erőművet a Lágymányosi-öböl torkolatánál. Az ipari műemléknek számító erőmű art deco irányítóterme egyike Budapest rejtett kincseinek, ahol ma hol szervezett vacsorákat, hol filmforgatásokat tartanak.
Kelenföld az I. világháború előtt még nagyobb ütemben kezdett beépülni, és közlekedésügyileg is nagyot fejlődött. A század utolsó évtizedeiben elkezdett kiépülni a Villányi út. A körút budai folyatásának számító útszakasz köré akkor kezdtek építkezni, miután a ciszterci rend 1912-ben megtelepedett a szomszédban, és templomot, iskolát, rendházat tartalmazó épületegyüttest húzott fel a Feneketlen-tó partján. A tó maga egyébként akkor még csak 20 éves volt, egy korábbi téglagyár helyén létesítették, de amíg nem költözött a környékre egy jelentősebb polgári réteg, addig egyfajta buja dzsungelként figyelte Kelenföld fejlődését. A századforduló környékén pedig már villamos közlekedett a Móricz Zsigmond körtér és a pályaudvar között, HÉV csörömpölt végig a Gellért tértől a Fehérvári úton át Törökbálintra és Budafokon át Nagytéténybe.
Az I. világháborút követő években a terület lakossága egyre csak nőtt – köszönhetően a háborút és Trianont kísérő lakáséhségnek is, amelynek enyhítésére több ideiglenes barakk-kolóniát is felhúztak. Az egyik a Lenke úti (ma Bocskai út) barakklakótelep volt, főleg kispénzű határon túli magyar menekültek és lumpenproletárok kaptak itt lakást, a másik pedig egy kifejezetten rossz hírű nyomortelep, a mai Galvani úttól a Keserű-érig elterülő területen, az úgynevezett Jeruzsálem-telep. Végül mindkét telepet felszámolták a 30-as évek során, lakóikat a kerület újonnan épült, szerényebb lakásaiban vagy a főváros más kerületeiben próbálták meg elhelyezni.
A két háború közötti időszakban sokat fejlődött a terület építészetileg – a mai Bartók Béla út külső, a körtértől a Kelenföld vasútállomásig tartó szakasza (korábban Átlós, majd Horthy Miklós út) mentén kisebb ipari létesítmények, a Móricz Zsigmond körtér felé pedig olyan modern lakóházak épültek, mint a legendás Simplon mozit rejtő Simplon-ház.
Kelenföld második, nagyon jelentős átalakulása a II. világháború után történt. Az 50-es évek erőszakos nehéziparosításának egyik folyományaként a Kelenföldi Erőműhöz négy másik erőművet csatoltak, és ezzel 1954-ben létrejött a Budapesti Erőmű.
A háborús pusztításnak és a háború utáni országon belüli migrációnak köszönhetően ismét óriási lakáshiány alakult ki – a külső kerületek szabadon álló részein meg is indult az építkezés. A XI. kerületben ugyan nem Kelenföldön, hanem Albertfalván, majd Lágymányoson épült először lakótelep, de az 50-es években például a Villányi úton is felhúztak egy jelentősebb épületegyüttest a korszak szocialista realista stílusában.
A klasszikus, Kelenföld látképét most is meghatározó lakótelepeket a 60-as években kezdték el építeni. A kelenföldi pályaudvar és a Fehérvári út között lévő Etele út mocsaras, lápos környéke még a háború környékén is lakatlan volt. Az egykori szeméttelep helyén 1967-ben indult meg az építkezés, és 1983-ig csaknem 100 hektáron 9387 lakást építettek és adtak át.
A lakótelepi építkezésekkel egy időben szolgáltatószektort is kellett építeni – Kelenföldön ekkoriban számos bölcsőde, óvoda és iskola létesült. Az egykori Erzsébet Sósfürdő helyén 1950-ben készült el a Fővárosi Tanács Tétényi Úti Kórháza néven a mai Szent Imre Kórház, amit aztán a 60-as és a 70-es években kétszer is új épületekkel bővítettek. A városközpont területén 1974–1979 között épült a Szolgáltatóház az Olimpia mozival, élelmiszerüzlettel, piaccal, könyvtárral.
Kelenföld a rendszerváltás után is megmaradt közkedvelt környéknek, még akkor is, ha a kor tendenciái szerint a kisgyerekes családok inkább a kertes külső kerületekbe és az agglomerációba költöztek. Az ezredforduló éveiben a Kelenföldi lakótelep több épülete kapott korszerűbb külsőt és újították fel a panelprogram keretében. Az 1978 óta tervezett 4-es metrót végül 2004-ben kezdték el építeni, majd 2014-ben adták át a közönségnek. A kelenföldi pályaudvart a Keleti pályaudvarral összekötő, a kerületet átívelő metróvonal még keresettebbé tette Kelenföldet. Jelenleg a kerület szélén található, a Duna és a Budafoki út közötti szakasz rozsdaövezete alakul át, több különböző lakópark is épül a területen. Az egyébként is sűrűn lakott Kelenföld így a következő években több ezer új lakóra számíthat – remélhetőleg az építkezések nemcsak a lakásokra, hanem a szolgáltatószektor fejlesztésére is kiterjednek majd.