Святошино упоминается в 1619 году в грамоте польского короля Сигизмунда III, который передал земли киевским мещанам.

В конце XIX века Святошино является дачным посёлком с развитой инфраструктурой. В 1897 году здесь насчитывается 450 участков на 20 улицах и переулках, также есть базарная площадь. Располагалось между современными улицами Святошинской, Котельникова, р. Нивка, по околице с. Беличи (современные улицы Спартаковская и Угловая), вдоль Беличанской дороги (теперь Беличанская улица и начальная часть улицы Василия Стуса). В 1901 году в Святошино появляется электричество, а в 1911 году — первый кинотеатр (примечательно, что он сохранился до сих пор — это нынешний кинотеатр «Экран» возле станции метро «Житомирская»). В 1910-х годах на территории современного завода «Авиант» был Святошинский аэродром. Именно здесь пилот Пётр Нестеров впервые исполнил «мёртвую петлю». В составе Киева — с 1923 года.

В первой половине XX века Святошино — курортная зона. Сюда проложен трамвайный маршрут, строятся санатории и дома отдыха. В 1924 году святошинские дачи превращены в дома для рабочих. В 1930—1950 годы Святошино расширено до современных границ.

В 1940-х годах построен Авиагородок, в 1950—60-х годах — Академгородок.

Основная современная застройка Святошино приходится на первую половину 1970-х годов. На территории бывшей частной застройки возведёны жилые многоэтажные дома 10-го микрорайона (между проспектом Победы, улицами Николая Ушакова, Прилужной и Чернобыльской). Большая часть исторической застройки Святошино была снесена в в 1970—1980-х годах, на её месте построены многоэтажные панельные дома. Северо-западную часть Святошино «поглотила» застройка жилого массива Беличи.

Ещё в начале 1990-х в Святошино оставались значительные участки частной застройки, а на некоторых улицах машины появлялись крайне редко. Но во второй половине 1990-х строительствовысоток на этой привлекательной для проживании территории приняло массовый характер, что вызвало резкое увеличение автомобильного движения, и с каждым годом тихих спокойных уголков в Святошино становится всё меньше и меньше.

В 2000-е годы продолжение застройки в Святошино приводит ко множеству скандалов — жители пытаются отстоять оставшиеся немногочисленные скверы и лесопарковые зоны, но чаще всего им это не удаётся.

Строительные организации при пособничестве городских и районных властей захватывают каждый пригодный для строительства кусочек земли. В 2009 году вырублены деревья на участке, где ранее планировалось организация мемориального сквера Василия Стуса (на месте, где раньше был дом, в котором он жил).

В Святошино расположены ряд медицинских учреждений, в том числе Научный центр радиационной медицины АМН Украины (пр. Победы, 119/121), Киевская государственная онкологическая клиника (ул. Верховинная, 69), две городских клинических больницы (№ 5 и № 7).