Nació como una idea de Gerardo Arteaga de crear un espacio de diversión sin precedentes. En 1977, el alcalde de Santiago, Patricio Mekis, le entregó la concesión por 20 años de los terrenos en el Parque O'Higgins, la cual se modificó a 50 años. Desde el momento en que se supo de la construcción de un parque de diversiones en Santiago, comenzó un revuelo mediático desde la denominación de la prensa nacional del proyecto como "el Disneylandia chileno", hasta la inquietud de la ciudadanía por la conservación de especies arbóreas del parque, que fueron finalmente conservadas. El día 26 de enero de 1978 comenzó a funcionar el parque, con ocho juegos clásicos como "El pulpo", la montaña rusa "Galaxy", "La mansión siniestra", el "Century 2000", un carrusel, autos chocadores, "Ford T", entre otros. A medida que el tiempo pasó, Fantasilandia ha reemplazado sus clásicas atracciones mecánicas por atracciones de última generación. Como por ejemplo, el "Xtreme Fall", el "Top Spin" y la "Boomerang".

A finales del 2007, Fantasilandia inauguró una nueva atracción que reemplazó al clásico "Splash". Se trata del "Tsunami", una evolucionada versión del "Splash" compuesta por una sola enorme caída, a diferencia de "Splash", que contaba con dos. "Tsunami" produce una ola más grande que su predecesor. Esta nueva atracción de agua fue diseñada a partir de la atracción "Waimea" del parque Playcenter, de Sao Paulo, Brasil. Esta atracción de agua se encuentra presente en grandes parques de diversiones del mundo. El Tsunami marca el comienzo de la celebración de los 30 años de Fantasilandia, en el cual se realizarán grandes modificaciones e inversiones en algunas instalaciones del parque, tales como una fuente de agua en el acceso de avenida Beaucheff, un nuevo acceso Parque O'higgins, reubicación de las atracciones "Disk'O", "Tagadá", "Castillo encantado", "Escenario principal" y "Mini skooters". También abrió la nueva atracción de la zona infantil Kids Zone "Villa Mágica" en las instalaciones del Cine Magic 3D, nuevos locales de comida rápida (uno a un costado del "Tsunami" y otro frente a la Kids Zone) entre otras modificaciones que irán apareciendo a medida avance el año, para inaugurar en diciembre una nueva atracción y comenzar la temporada 2009 con un renovado y moderno Fantasilandia.

La nueva atracción 2008 de Kids Zone, "Villa Mágica", es un renovado show del extinto "Jamboree Show" del parque de diversiones infantil Mundomágico.

Para fines del año 2008 se espera la inauguración de "Raptor", una nueva montaña rusa invertida de modelo Suspended Looping Coaster (SLC Standard) de la empresa holandesa Vekoma, esta atracción se encuentra presente en latinoamérica sólo en el parque Six Flags México, en el Parque de la Costa en Argentina y en el parque brasilero Beto Carrero World. La construcción de esta nueva gran montaña rusa comenzó en abril de 2008 y será la novedad para la temporada 2009. Será inaugurada el 23 de diciembre de 2008 junto con la celebración del evento "Navidad con Sentido" que realiza Fantasilandia para los niños del Hogar de Cristo. Además, esta nueva montaña rusa marcará la culminación del trigésimo aniversario de Fantasilandia.