В 1589 году современное Царицыно, а тогда пустошь Чёрногрязская, входила в состав земель государева села Коломенского. Предания, пока не подтверждённые документами, относят устройство здесь больших прудов для разведения рыбы к 1600 году. Хозяйкой пустоши в это время единогласно называют царицу Ирину Фёдоровну, супругу царя Фёдора Иоанновича и сестру Бориса Годунова. Потому и большой пруд в Царицыне был известен как Цареборисов пруд. Вплоть до ХХ века в прудах изредка попадались рыбакам огромные и очень старые экземпляры рыб. Например, 7 июня 1914 года был пойман осётр весом 1 пуд 18 фунтов (около 23 кг 200 г). Газеты того времени напечатали фотографию рыбаков с пойманным осетром, но в тексте писали: «Рыболовы уверяют…», показывая этими словами, что не вполне доверяют рыбацким рассказам.

В середине XVII века бояре Стрешневы строят в Чёрной Грязи свой двор: так возникает усадьба. В 1683 году в усадьбе срубили деревянную пятиглавую церковь во имя иконы Богоматери Живоносный Источник, а усадьбу некоторое время называли селом Богородским. В 1714 году усадьба перешла к Д.К. Кантемиру.

В 1775 году императрица Екатерина купила село Чёрная Грязь для строительства своей загородной резиденции и переименовала его в Царицыно. Проект дворца и многочисленных построек при нём выполнил В.И. Баженов. Строительство началось в 1776 году и продолжалось до 1785 года. За это время основные постройки были подведены под крышу, были оштукатурены и подготовлены к отделке интерьера. В 1785 году императрица посетила дворец и осталась очень недовольна. Особенно ей не понравились здания дворца. Немедленно были заказаны проекты перестройки зданий В.И. Баженову и М.Ф. Казакову. Проект Баженова заказчице не понравился, и архитектор был отставлен, как сказано «для устроения домашних дел и поправки здоровья». К следующему году часть баженовских зданий дворца разобрали и на их месте началось строительство по проекту Казакова, продолжавшееся до 1795 года.

Дворец Казакова также не был закончен. Была сделана временная кровля и приступили к отделке помещений. В некоторых залах был положен паркет и оформлены потолки.

В XIX веке парк стал местом прогулок. Со временем дворец превратился в руины, стены стояли без крыши, рухнули многие междуэтажные перекрытия. В конце ХХ века здания усадьбы использовались для тренировок альпинистов.

В 2005‑2007 годах постройки усадьбы были реконструированы и приспособлены к музейному использованию. Большие работы полностью изменили восприятие ансамбля, в частности, была сделана заново внутренняя отделка дворца в стиле XVIII века, новые крыши с использованием одного из проектов М.Ф. Казакова, новый павильон входа в музей. В здании Хлебного дома был перекрыт прежде открытый внутренний двор, завершение Хлебного дома стало немного выше. На прудах устроены современные светодинамические фонтаны. Сегодня усадьба Царицыно – культурный центр городского значения, сохраняющий элементы загородной усадьбы XVIII века.