В начале XVIII века территория, ныне именуемая Марсово Поле, представляла собой заболоченную землю с деревьями и кустарниками. Территория возвышалась к Неве, из болота на её южной стороне вытекали две реки — Мья (будущая Мойка) и Кривуша (будущий канал Грибоедова).
Организованный 1704 году Летний сад, будучи царской резиденцией, должен был быть несколько отдалённым от городской застройки. Границу городского квартала вскоре обозначил Почтовый двор, построенный на месте, где сейчас стоит Мраморный дворец. Пространство между ним и Летним садом, было заболочено, и стало естественным буфером.
В 1711-1721 годах с востока и запада от болота прорыли каналы для осушения территории — Лебяжий и Красный. Образовавшийся прямоугольник между этими каналами, Невой и Мойкой первоначально называли Пустым, а с 1720-х годов — Большим лугом.
В 1712 году в северо-западной части будущего Марсова поля был построен Питейный двор, через два года его то и перестроили в Почтовый двор («Почт-гаус»). Рядом в 1713-1717 годах находился Зверовой двор, где содержали различных птиц и животных, среди которых числился и слон.
После прорытия в 1721 году Красного канала его западный берег активно застраивался домами знати. Кроме всех прочих здесь поселился герцог Голштинский. На углу Мойки и Красного канала были построены дома для генерала-аншефа А. И. Румянцева и генерал-прокурора П. И. Ягужинского.
Прорытые каналы позволили достаточно быстро осушить территорию. По приказу Петра I её выровняли, расчистили и засеяли травой. Здесь было проложено несколько аллей для пеших и конных прогулок. Император стал использовать Большой луг в качестве места для воиснских смотров, народных гуляний с обязательными фейерверками.
При праздновании в 1721 году заключения Ништадтского мира на будущем Марсовом поле построили триумфальную арку, аллеи украсили декорациями. Вскоре возникло новое название этой местности — Потешное поле.
В помещении бывшего слоновника первое время после его доставки в Петербург хранился знаменитый Готторпский глобус. Вскоре для него соорудили специальный балаган и открыли к глобусу доступ публике. Летом 1726 года его переместили на Васильевский остров к строящемуся зданию Кунсткамеры.
При Екатерине I поле стали называть Лугом перед летним домом, Лугом перед Летним дворцом, так как на том месте где сейчас Михайловский замок, тогда был сооружён Летний дворец императрицы.
К 1730-м годам западная стороны Марсова поля была застроена жилыми домами. Среди первых владельцев участков здесь были генерал А. А. Вейде, царский денщик А. И. Румянцев, обер-прокурор сената П. И. Ягужинский, А. И. Румянцев. Рядом с домом Вейде в 1730-1740-х годах находился дворец, в котором жила дочь Петра I Елизавета.
При императрице Анне Иоанновне на Большом лугу каждую осень в течении двух недель устраивались военные учения и парады. После этих мероприятий офицеры обедали в Летнем дворце, а солдаты принимали трапезу прямо на лугу.
Архитектор М. Г. Земцов составил проект 24 садовых павильонов. Под наблюдением Земцова, Германа ван Болеса и подмастерья Ильи Сурмина на лугу засыпали болотистые места, проложили дорожки, посадили кусты и шпалерные деревья. В центре площади устроили фонтан, украшенный свинцовыми фигурами драконов, дельфинов и маскаронами. Эти украшения выполнил резных дел мастер Кодрад Оснер. Подряд на строительство садовых павильонов получил столярного дела мастер Ж. Мишель. Работа им выполнялась весьма не скоро, так как ещё в 1744 году павильоны ещё не были готовы.
В начале правления императрицы Елизаветы Петровны Марсово поле получило регулярную планировку. Здесь были проложены новые аллеи, высажены деревья. Луг превратился в сад и стал называться «Променадом», то есть местом для прогулок. По праздникам на Променаде размещались аттракционы. Вдоль Красного канала продолжали жить люди близкие к власти. Так бывший дом герцога Голштинского императрица подарила своему фавориту А. Г. Разумовскому. Рядом жил лейб-медик Лесток, на месте которого позже поселился генерал-фельдмаршал С. Ф. Апраксин.
В 1750 году на участке недалеко от Невы и Лебяжьей канавки («где была бывшая гауптвахта, близ еловой рощи») был построен театр. Его возвели взамен сгоревшего в прошлом году, располагавшегося на углу Екатерининского канала и Невского проспекта (дом №28). Новое здание проектировал архитектор Ф. Б. Растрелли. Оно представляло из себя деревянную украшенную скульптурой и живописью постройку на каменном фундаменте, с тремя ярусами лож. Строительные работы, которые выполняли 353 солтада гарнизонных полков, были завершены к 25 апреля. Здесь был открыт первый в России Оперный театр, первое представление в котором (комедия) состоялось 3 мая.
На месте старого Летнего дома Екатерины I был построен новый Летний дворец Елизаветы Петровны, пространство перед ним с 1751 года стали называть Царицыным (или Царицынским) лугом.
В 1765-1785 годах в северной части Марсова поля строился Мраморный дворец. В 1770-х годах на месте дома Разумовского по проекту Ю. М. Фельтена было построено трёхэтажное здание Ломбарда. Наводнение 1777 года разрушило Променад, на Марсовом поле вновь стали проводить военные парады. С этих пор растительность стала гибнуть, не выдерживая частых военных маршей.
Красный канал был засыпан в 1780 году. Его бывшая западная набережная, с 1738 года называвшаяся Красной линией, с 1798 года стала называться Царицынской улицей.
Павел I приспособил Царицын луг в основном для военных парадов, строевой подготовки, наказаний проштрафившихся нижних чинов. Его сын Александр I окончательно отобрал территорию у городских властей и передал её военным.
16 мая 1803 года, в день празднования 100-летнего юбилея Петербурга, на Царицыном лугу установили карусели, балаганы и другие увеселительные павильоны.
Установкой памятника великому полководцу не ограничились. В 1805 году Царицын луг переименовали в Марсово поле, по имени античного бога войны, в облике которого изображён Суворов. Вплоть до 1917 года название «Марсово поле» на одних картах Петербурга соседствовала с «Царицыным лугом» на других картах. На протяжении целого столетия у площади существовало два названия.
В скором времени зелёный луг превратился в пыльный плац. Пыль, поднимаемая сапогами солдат и ветром, переносилась в Летние сады, оседала на деревьях. К середине XIX века Марсово поле в народе часто называли «Петербургской Сахарой».
В 1818 году архитектор Карл Росси создал проект переустройства Марсова поля. Это им делалось для того, чтобы включить строящийся Михайловский дворец в ансамбль берегов Невы, раскрыть вид на усадьбу со стороны реки. Для решения этой задачи зодчий убрал с площади Румянцевский обелиск, перенёс его на Васильевский остров, новую Румянцевскую площадь. Памятник Суворову Росси перенёс на пространство между домом Салтыковых и служебным корпусом Мраморного дворца. В глухой стене дома Салтыковых пробили окна, вдоль тротуаров установили новые светильники в виде пик с бронзовыми наконечниками. Таким образом, здесь образовалась аванплощадь (Суворовская), служащая как бы парадным входом на Марсово поле.
В 1817-1821 годах в западной части площади архитектором В. П. Стасовым были построены казармы Павловского полка.
С 1820-х годов Марсово поле стало площадью, где чаще всего в Петербурге проводили военные парады. Каждый май здесь проводились «Высочайшие смотры войск Гвардейского корпуса», это мероприятие являлось официальным закрытием светского зимнего сезона.
После 1872 года Марсово поле стало единственным местом проведения народных гуляний. До того этим целям служила ещё и Адмиралтейская площадь. Но с разбивкой на ней Александровского сада места для балаганов там не стало. Ежегодно на Марсовом поле проводились народные гуляния в Масленицу, на Пасху и день тезоименитства (именин) царя. Во второй половине XIX века это был Александров день (30 августа). Кроме обычных развлечений здесь предлагалось участвовать в спортивных состязаниях: забраться на намасленный столб, пройтись по крутящемуся бревну, попасть длинной палкой в цель. Победители награждались достаточно ценными призами, которые вручал градоначальник. Например, в 1892 году 12-летний подросток получил за пробежку по крутящемуся бревну великолепный фарфоровый сервиз.
С 1897 года местами народных гуляний стали Преображенский и Семёновский плацы.
В начале XX века предпринимались попытки застроить Марсово поле. В 1906 году в связи с созданием Государственной думы здесь предлагалось построить здание для её работы (проект архитектора М. С. Лялевича). Кроме того на Марсовом поле предлагали построить Оперный дом (по проекту В. А. Шретера), а в 1909 году — сада или парка с памятником императору Александру II (по проекту И. С. Китнера). При этом планировалось засыпать верхним, непригодным для растительности грунтом, Лебяжью канавку.
В 1909 году на Марсовом поле открылась панорама «Оборона Севастополя», созданная профессором Академии художеств Францем Алексеевичем Рубо. Павильон для неё спроектировал архитектор В. И. Шене .
Ко дню солнечного затмения 4 апреля 1912 года здесь был установлен телескоп, в который за плату петербуржцы могли наблюдать прохождение Луны по солнечному диску. В 1913 году возникло предложение вернуть на Марсово поле Румянцевский обелиск. Обсуждалось также создание на площади торгового комплекса с гостиницей, рестораном и почтой. Все эти предложения не были приняты. Но временные сооружения на Марсовом поле появлялись в значительном количестве. В разное время здесь размещались обсерватория «Урания», летний кинотеатр, «Американские горы».
К 1914 году состояние Марсова поля вызывало нарекание у большинства горожан. В годы Первой мировой войны на Марсовом поле хранились запасы дров. После революционных событий февраля 1917 Петроградский совет рабочих обсуждал вопрос о месте захоронения погибших во время беспорядков. Для этого предлагались Казанская и Дворцовая площадь, Таврический и Летний сад, Марсово поле. После решения в пользу Дворцовой площади группа деятелей искусства убедила Петросовет в том, что похороны следует провести всё-таки на Марсовом поле. Большую роль в этом сыграл М. Горький. Важным аргументом в пользу утверждённого места захоронения стал план постройки на Марсовом поле здания Учредительного собрания, перед окнами которого должен был возникнуть памятник жертвам революции.
Похороны были назначены на 23 марта (5 апреля по новому стилю). Запас дров был перенесён на Дворцовую площадь. За устройством могилы наблюдали архитекторы Е. Ф. Шретер, Л. В. Руднев, С. В. Домбровский и А. Л. Шиловский. С четырёх сторон в центре поля были вырыты канавы.
Узнав, что погребение будет проходить без обряда отпевания, многие родственники погибших поспешили похоронить их самостоятельно, на других кладбищах. Таким образом, здесь было захоронено только 184 человека , тогда как по официальным данным в Санкт-Петербурге погибло 1382 человека. Похороны были похоже скорее на праздник, всенародное торжество. Исполком Петросовета объявил 5 апреля выходным днём.
Сразу же после похорон был объявлен конкурс на проект «Убранства братской могилы на Марсовом поле». Его выиграл молодой архитектор Лев Руднев. По его проекту был создан памятник «Борцам Революции», который установили над могилами 7 ноября 1919 года. Для создания мемориала использовались гранитные блоки склада-пристани Сального буяна (остров в устье реки Пряжки), разобранного в 1913 году. На восьми угловых плитах были высечены эпитафии, сочинённые наркомом просвещения А. В. Луначарским.
23 июня 1918 года на Марсовом поле было произведено первое индивидуальное захоронение. Петроград провожал в последний путь члена президиума ВЦИК В. Володарского, застреленного за три дня до того в районе Обуховского завода. В том же году здесь были захоронены убитый эсерами председатель Петроградского ЧК М. С. Урицкий, расстрелянный белогвардейцами в Ярославле председатель губисполкома С. М. Нахимсон.
Первый год советской власти Марсово поле совмещало в себе функции пантеона и военного полигона. 18 сентября 1918 года здесь прошёл смотр первого выпуска «красных офицеров». Затем на Марсовом поле похоронили погибших во время октябрьских событий. К первой годовщине Октябрьской революции в октябре 1918 года Марсово поле переименовали в площадь Жертв Революции. В некоторых адресных книгах можно встретить даже такое название как «Площадь Могил Жертв Революции».
В 1919 году на Марсовом поле похоронили погибшего в бою героя Гражданской войны А. С. Ракова, в 1920 году — члена ВЦИК С. П. Воскова.
После установки памятника на Марсовом поле начали обустраивать партерный сад. Его проект разрабатывал И. А. Фомин, садовыми работами руководили Р. Ф. Катцер, О. Х. Прайс и К. К. Бикше. 1 мая 1920 года состоялся общегородской коммунистический субботник. В этот день 16 тысяч петроградцев посадили на Марсовом поле свыше 60 000 кустов и деревьев, проложили дорожки и аллеи, убрали мусор. 19 июля облагороженное Марсово поле посетили члены делегации II конгресса Коминтерна во главе с В. И. Лениным. Работы по созданию партерного сада на Марсовом поле были завершены в 1921 году, после чего 25 октября памятник и парк были переданы Отделом управления Петросовета в ведение Садово-паркового управления.
В 1922 году по инициативе Коминтерна и ВЦИК появилась идея установки на Марсовом поле памятника Октябрьской революции. В жюри международного архитектурного конкурса для создания монумента были приглашены А. Н. Бенуа, И. В. Желтовский, Л. А. Ильин, А. В. Щуко, П. Беренс, Э. Сааринен и другие зодчие. В программе конкурса отмечалось: «Памятник должен выражать идею стихийного низвержения буржуазного строя волей трудящихся и победоносного шествия мирового коммунихма, неудержимого в своих стремлениях к установлению всеобщего равенства на началах раскрепощения труда» [Цит. по: 2, с. 42]. Проект был не реализован, скорее всего, из-за отсутствия средств.
Последние похороненным на Марсовом поле 8 октября 1933 года стал секретарь Ленинградского горкома ВКП(б) И. И. Газа.
4 августа 1940 года было упразднено название Царицынской улицы. Дома на ней стали иметь адрес по Марсову полю.
Летом 1942 года Марсово поле было полностью покрыто огородами. Здесь же стояла артиллерийская батарея, которой командовал В. И. Бунько, живший в доме Адамини. Для укрытия от снарядов на площади вырыли траншеи. 13 января 1944 года площади вернули прежнее название — Марсово поле. Некоторое время после этого бывшая Царицынская улица называлась улицей Марсова поля, но затем это название исчезло.
В 1947 и 1955 годах проводилась реконструкция площади. 6 ноября 1957 года в центре памятника «Борцам Революции» был зажжён первый в СССР вечный огонь. Его воспламенили факелом, зажжённым в мартеновской печи Кировского завода. Именно от этого огня 9 мая 1960 года был зажжён вечный огонь на Пискарёвском кладбище, а 8 мая 1967 года — вечный огонь у стен Московского Кремля. Проект гранитного каре вокруг пламени создал архитектор С. Г. Майофис.
В 1975 году вдоль Марсова поля от 2-го Садового до Троицкого моста был проложен трамвайный путь.
Очередная реконструкция площади проходила в 1998-2001 годах. Здесь было посажено свыше 3 800 новых кустов и деревьев, отремонтированы дорожки и газоны. 14 ноября 2003 года после реставрации вновь был открыт памятник «Борцам Революции», вечный огонь снова был зажжён от мартеновской печи Кировского завода.
В связи с попытками решить в Петербурге транспортную проблему, с 2006 года под Марсовым полем предлагается построить автомобильный паркинг. Однако из-за наличия здесь захоронений такой проект не находит понимания среди жителей города.