Название парка «Фили» происходит от располагавшейся неподалёку одноименной деревни. Известна она в первую очередь тем, что именно там состоялся знаменитый «Военный совет в Филях», запечатленный на картине Алексея Кившенко. Символика Отечественной войны 1812 года присутствует в архитектурном стиле современного парка «Фили».
В 1941-42 гг. (во время Великой Отечественной войны) через парк «Фили» проходила одна из последних линий обороны Москвы. В частности, на территории лесопарка, позже ставшего частью парка «Фили», располагались пулеметные ДОТы, остатки которых можно увидеть и в наши дни.
На территории парка «Фили» располагается знаменитое Кунцевское городище. Это было одно из наиболее древних поселений людей в окрестностях Москвы. Археологами установлено, что заселение здесь началось еще в VI — V вв. до н.э. Городище занимало высокий мыс между двумя глубокими оврагами на правом берегу Москвы-реки, в 600 м. от современного Крылатского моста.
Близ Кунцевского городища в глубоком овраге протекает родник, названный в народе "святым колодцем". По мнению специалистов, этот родниковый источник возник 8-10 тыс. лет назад, в период таяния материкового ледника. В 30 - 40-х годах ХIХ в. этот святой источник был оформлен в виде грота. Впоследствии здесь была сооружена небольшая часовня с колодцем родниковой воды.
В районе современных Крылатских холмов (западная оконечность парка «Фили») сама природа создала своеобразный геологический музей различных эпох. Здесь земля хранит отложения темных песков и глины с окаменелыми останками морских животных, обитавших 130-150 млн. лет назад. Находя в этих местах окаменевшие останки моллюсков, местные жители прозвали их «Чёртовы пальцы».
На территории парка находится памятник дореволюционной архитектуры – усадьба Нарышкиных. В 1763 году в усадьбе гостила императрица Екатерина Великая. В 1861 году усадьбу посетили император Александр II с императрицей Марией Александровной. В разное время в усадьбе жили, отдыхали и работали многие российские деятели искусств, в том числе Михаил Лермонтов, Лев Толстой, Александр Герцен, Михаил Врубель, Пётр Чайковский и другие.
На территории Филёвского лесопарка было выявлено в общей сложности 25 ценных природных объектов - геологических (геологические обнажения, формы рельефа), гидрологических (водотоки, родники), биоценологических (лесные насаждения), дендрологических (примечательные деревья и древостои), ботанических (ценопопуляции редких и охраняемых декоративных видов трав) и зоологических (места размножения редких и охраняемых видов животных). 8 из них объявлены памятниками природы.