Станция открыта 15 ноября 1955 года в составе первой очереди метрополитена «Автово» — «Площадь Восстания», причём именно на «Автово» прибыл первый поезд Ленинградского метрополитена. Названа по расположению в историческом районе Автово.
15 декабря 2011 года Советом по сохранению культурного наследия станция внесена в единый государственный реестр объектов культурного наследия регионального значения.
В 2014 году, по версии влиятельного английского Guardian , станция «Автово» попала в список 12 красивейших станций мира.
По довоенному проекту станции все колонны на ней должны были быть хрустальными (точнее из материала, имитирующего его) и, кроме того, подсвечивающимися. Этого не произошло, поскольку подрядчик не успевал выполнить работы в срок. Также изначально временную облицовку белым мрамором 16 колонн из 48 впоследствии оставили такими из-за постановления Н.С. Хрущёва «О борьбе с архитектурными излишествами» от 4 ноября 1955 г.
Русское мозаичное искусство — под землей.
В самом конце зала стена украшена мозаичной картиной. Художники В.А. Воронецкий и А.К. Соколов в образе женщины с младенцем воплотили благородную тему борьбы за мир. Среди мозаичистов, работавших над этим панно, был известный любитель древнего искусства Д.М. Малыщев. Он занимался мастерством мозаичиста более 60 лет, ему поручали восстановление мозаичной живописи Ломоносова и бесценной старины – Софийского собора в Киеве. Теперь искусство мастера ожило под землей в хорошо подобранных красках замечательной русской смальты.