До XV века на территории парка располагалась цепочка прудов в русле реки Напрудной (другие названия Самотёка, Синичка), которая впадала в Неглинную ниже по течению в районе современной Самотёчной площади. Освоение территории вдоль течения Напрудной началось в XVI веке. Сюда был перенесён Крестовоздвиженский монастырь, позднее построена церковь Иоанна Воина.
Во второй половине XVIII века, рядом с церковью Иоанна Воина, была построена загородная усадьба графа В. С. Салтыкова, а рядом с усадьбой разбит обширный парк, центральным элементом которого стал большой пруд в течении Напрудной. В 1807 году усадьба была перестроена в здание Екатерининского института благородных девиц, парк при институте получил имя Екатерининский.
В XX веке территория парка сильно сократилась в результате масштабных преобразований в окрестностях парка. В 20-х—30-х годах Напрудная была заключена в трубу на всём протяжении, за исключением большого пруда; церковь Иоанна Воина снесена; Екатерининская площадь (ныне Суворовская площадь) расширена за счёт части парка, а Екатерининский институт с февраля 1928 года стал Центральным Домом Красной Армии (сокращённо ЦДКА, позднее — ЦДСА, Центральный Дом Советской Армии). Парк был переименован в «парк ЦДСА». В 1965 году в северо-западной части парка со стороны улицы Советской Армии построено новое здание Музея Советской армии, на части территории парка расположилась выставка вооружений под открытым небом. В 1979 году от парка была отрезана восточная часть, по которой был проложен Олимпийский проспект.
Летом 1998 года деревья парка сильно пострадали от урагана, пронёсшегося над Москвой в ночь с 20 на 21 июня.
3 января1999 года мэрией Москвы было принято решение о благоустройстве парка. Парку было возвращено его историческое имя. Работы по благоустройству были завершены в 2005 году.
Екатерининский парк является частью Северного зелёного луча и имеет статус природного комплекса города и памятника садово-паркового искусства.
Площадь Екатерининского парка составляет 16 га. В центральной части парка находится пруд площадью 1,9 га, вытянутый с северо-запада на юго-восток с небольшим островом в северо-западной части. На берегах пруда расположены летний павильон и кафе. Кроме того, посетителям доступен прокат лодок и таких аттракционов, как плавающие лебеди.
Екатерининский парк — одно из любимых мест для отдыха и прогулок жителей района. На территории парка расположены детская площадка, теннисные корты, футбольное поле, крытая концертная площадка и др. Парк пользуется большой популярностью в период цветения сакуры. На территории можно увидеть белую махровую сакуру (вишню мелкопильчатую), аллею розовых яблонь, сирень нескольких сортов и розовый каштан.
В Екатерининском парке обитает множество видов птиц, своеобразной визитной карточкой стали огари. В Большом Екатерининском пруду есть рыба. В 2020 году в большой пруд были запущены карпы, в том числе и несколько особей карпов Кои оранжевого окраса. Кормление рыб стало новым развлечением посетителей парка.
Городскими властями планируется развитие территории к северу от Екатерининского парка вплоть до Трифоновской улицы, на которой планируется создать рекреационную зону Ново-Екатерининская, где, помимо зелёных насаждений, уже выполнено строительство Центра армянской культуры с храмом, Культурно-зрелищного центра «Московит» и Социально-реабилитационного центра ветеранов Вооружённых Сил. На 2024 год все эти объекты действуют.
Если идти от станции метро «Достоевская», можно увидеть Театр Красной Армии — справа от него, через дорогу, находится вход в Екатерининский парк. Если идти от станции метро «Проспект Мира» (Кольцевая), то в этом случае нужно ориентироваться на спортивный комплекс «Олимпийский».