Археологические раскопки доказали, что человек обитал в этих краях еще в глубокой древности. Сначала это были финно-угорские племена, затем пришли славяне-вятичи, оставившие после себя курганы XI-XIII вв. В исторических документах история этой земли хорошо прослеживается с начала XVII в. Так, в разное время владельцами теплостанских вотчин были: Иван Калита и его наследники; московский служилый дворянин Максим Стрешнев, стольник Тимофей Измайлов; фаворит царицы Софьи Алексеевны Федор Шакловитый; богач Автоном Иванов, племянница Грибоедова Анастасия Устинова (в девичестве – Римская-Корсакова); генерал-губернатор Москвы Вельяминов-Зернов; знаменитый врач Петр Аш и другие прославленные в российской истории фамилии.
В конце XVII века на пустоши Беляевской, которая лежала по обе стороны Большой Калужской дороги, Автоном Иванов поселил своих крестьян и устроил дворы для постоя проезжих. Так появилась деревня Теплый Стан (Верхний). Приблизительно в это же время Тихон Стрешнев, владелец соседнего села Узкого, переселил к Калужской дороге, на пустошь Возцы своих крестьян, и возникшее село назвали Нижним Теплым Станом. В XVIII веке Верхний Теплый Стан перешел к внучке Автонома Иванова, печально известной помещице Дарье Салтыковой – Салтычихе, погубившей 74 крепостных из-за своего деспотизма и безнаказанности, а начиная с 1740 года – роду Тютчевых. Поэт Федор Тютчев в детские годы проводил в Теплом Стане каждую весну и лето, именно здесь полюбив спокойную красоту русской природы. Во время Отечественной войны 1812 года Тютчевы вначале перебрались из Москвы в Троицкое, а затем уехали в Ярославль. Когда наполеоновская армия отступала из Москвы, Троицкое и деревни Теплые Станы были разорены и сожжены французской армией.
После строительства МКАД в 1960 году территории Троицкого и Теплых Станов вошли в черту Москвы, а в 1970-е годы здесь развернулось массовое жилое строительство. Последние деревенские дома были снесены в 1974 году, а их жители перебрались в новые девятиэтажки. Сейчас на месте старых построек располагается крытое водохранилище. Его вода считается самой вкусной в Москве. Рядом с водохранилищем можно увидеть остатки некогда обширных яблоневых садов.
Теплый Стан удивительным образом сумел избежать захватившего Москву и ее окрестности индустриального рывка и по сей день остается островком экологической чистоты в рамках огромного мегаполиса. При замечательно развитой транспортной и бытовой инфраструктуре в районе вообще нет промышленных предприятий! Площадь Теплого Стана – 750 га, при этом почти половину территории занимает лесопарковая зона, что позволяет району по праву считаться одним из самых экологически благополучных в Москве.
Главная изюминка района – ландшафтный заказник «Теплостанский лес». Здесь расположена зона отдыха «Тропарево» с прудом, курганные захоронения вятичей XI-XIII веков, остатки линии Московской зоны обороны, устроенной в 1941 году на правом берегу речки Очаковки, и родник Холодный (Сергиевский) – один из самых известных действующих московских родников.