A inicios del siglo XX, el terreno constituía parte de la «Hacienda La Carolina», propiedad de María Augusta Barba de Larrea, descendiente de los marqueses de Selva Alegre. El área estaba destinada a tierras de pastoreo de ganado, debido principalmente a las docenas de ciénagas y lagunillas que existían en el lugar, y que hacían imposible un uso agrícola extensivo. En 1939, la mayor parte de la hacienda fue donada al Municipio de Quito por la última propietaria, María Augusta Urrutia Barba, que la había heredado de su tía Carolina Barba Aguirre.
Dentro del Plan Regulador de Quito, trazado en 1942 por el arquitecto uruguayo Jones Odriozola, La Carolina sería un centro deportivo abierto al público con canchas, hipódromo, estadio, piscina olímpica y grandes jardines que estarían coronados por la majestuosidad del volcán Pichincha. Lamentablemente, y por falta de presupuesto, el plan no se materializaría más allá de la construcción del hipódromo y algunas canchas deportivas.
Con la inauguración del Centro Comercial Iñaquito (CCI), en 1971, el sector tomó un carácter eminentemente comercial, y las familias quiteñas que salían a dar una vuelta por la zona decidían quedarse en las parcelas, aún desorganizadas, de la antigua hacienda convertida en parque improvisado, para divertirse sanamente al aire libre. Es entonces que se ve la necesidad de una planificación moderna apropiada para cubrir las demandas de la ciudadanía, y la Dirección de Planificación del Municipio emprende la reestructuración del parque en 1976, durante la alcaldía de Sixto Durán Ballén, incluyendo los predios del Hipódromo de Quito que funcionaron hasta 1974.
Con un área actual de 640.000 metros cuadrados, es decir 64 hectáreas de terreno, La Carolina es uno de los parques urbanos más grandes del Ecuador y, hasta 2013 cuando se inauguró el Bicentenario, fue el más grande de la ciudad de Quito.
El alcalde Mauricio Rodas emprende actualmente una intervención integral del parque en torno a la laguna, la pista atlética, canchas, bulevares, áreas caninas, juegos infantiles, entre otros. Y es precisamente donde antes se encontraba el antiguo hipódromo de La Carolina, donde este sábado 5 de marzo se inaugurará la nueva pista atlética.