Halensee ble bebygget med villaer og utleieboliger mot slutten av det 18. århundre. Området var i det vesentlige ferdig utbygd i 1914. Inntil 1921 var Halensee del av Deutsch-Wilmersdorf, en selvstendig forstad til Berlin. Wilmersdorf ble da innlemmet i Berlin og var deretter egen bydel til bydelsreformen i 2001 og fra det tidspunktet ortsteil. Halensee ble utskilt fra Wilmersdorf som egen ortsteil i 2004.
Innenfor grensene til dagens ortsteil, i nordenden av innsjøen Halensee fantes fra 1909 til 1933 Lunapark på det tidspunkt Europas største fornøyelsespark. Allerede før Lunapark eksisterte ved innsjøen Halensee allerede Wirtshaus am Halensee (vertshuset ved Halensee) og området var et populært utfartssted for berlinerne. Theodor Fontane har i sin roman Jenny Treibel uttrykt at «en ettermiddag i Halensee er neste like poetisk som fire uker på Capri» («ein Nachmittag in Halensee fast so poetisch wie vier Wochen auf Capri»).[1]
I 1920-årene flyttet en rekke russiske emigranter til Halensee, forøvrig i likhet med Charlottenburg. En av disse emigrantene var forfatteren Vladimir Nabokov.
I Markgraf-Albrecht-Straße 11/12 fantes fra 1923 synagogen Friedenstempel Halensee. Under krystallnatten i 1938 ble denne satt i brann av nasjonalsosialistene. I 1959 ble bygningen revet ned og erstattet med boliger.
Under den andre verdenskrigen ble ortsteilen sterkt skadet. Etter krigen ble det i Halensee oppført en rekke sosiale bolighus som endret områdets karakter.
Attentatet mot Rudi Dutschke fant sted 11. april 1968 like ved Kurfürstendamm 141.
Kontorbygget som berlinerne har døpt Sitronen (Zitrone) ble oppført mellom 1994 og 1996 etter planer av Hilde Léon og Konrad Wohlhage på en tomt like ved den mest trafikkert autobahnstrekningen i Tyskland. Bygningen har et dobbelt skall som sørger for et naturlig inneklima og som beskytter mot larm og eksos fra trafikken. Kontorbygget på Kurfürstendamm 119/120 ble oppført 1994 etter planer av Helmut Jahn. Hochmeisterkirche i Westfälischen Straße ble oppført 1908–1910 etter planer av Otto Schnock, forøvrig i romantisk stil. Etter store skader under den andre verdenskrigen, ble den gjenoppført mellom 1953 og 1958 og innviet på nytt i 1958.
Skulpturen Betoncadillacs på Rathenauplatz er utført av happeningkunstneren Wolf Vostell.
