På en del af Københavns voldterræn, blev der i 1843 anlagt en forlystelsespark.
Haven blev grundlagt af Georg Carstensen, der havde fået kongens tilladelse til anlægget, selv om der egentlig ikke måtte bygge udenfor voldene, der stadig omgav det indre af København.
Bygningerne var tegnet af arkitekten Harald Conrad Stilling (1815-1891).
Det fortælles, at Carstensen for at få tilladelse til af anlægge haven, fortalte kongen, at hvis befolkningen i København fik et forlystelsessted, ville det fjerne deres opmærksomhed fra diskussionen om en afskaffelse af den enevældige kongemagt.
Betingelsen for at bygge udenfor volden var dog, at der kun opførtes træbygninger, der hurtigt kunne fjernes i tilfælde af krig.
Carstensen havde ikke Tivoli i ret mange år, men grundlagde i stedet et tilsvarende forlystelsessted ved Alhambravej på Frederiksberg.
Den ældste af Tivolis bevarede bygninger et Pantomimeteatret.
Det blev opført i 1874 og blev tegnet af arkitekterne Ove Petersen og Vilhelm Dahlerup.
Teatret blev udformet i træ som en kinesisk pavillon – uanset at dets arkitekter aldrig havde været i Kina.
På teatret opføres stadig forestillinger med de klassiske figurer som Pjerrot, Harlekin og Columbine.
Under Besættelsestiden blev Tivoli ramt af den såkaldte “Schallburgtage”, som var tyskernes hævn for modstandsbevægelsens sabotagehandlinger. Det gik især ud over koncertsalen, som blev genopført i 1956.
Også restauranten Glassalen (herover) blev sprængt i luften under besættelsen.
En ny bygning blev opført i 1946 som en genskabning af den tidligere. For genopførelsen stod arkitekten Poul Henningsen.
I haven er der et kinesisk tårn (herover).
Det er opført i 1900 og tegnet af Knud Arne Petersen. Fra begyndelsen var det et japansk tårn, men blev hurtigt kinesisk i stedet for.
I 1909 blev der i haven opført en bazarbygning i østerlandsk stil.
Den er senere blevet indrettet som restaurant Nimb.
Tivolis hovedindgang ud mod Vesterbrogade blev opført omkring 1890. Den blev tegnet af arkitekterne Emil Blichfeldt og Richard Bergmann.
Tidligere var indgangspartiet bredere med to sidefløje.