Die Entwicklung des Carl-Duisberg-Parks erfolgte mit dem Erwerb der Ultramarin-Farbenfabrik von Carl Leverkus durch die Fa. Bayer im Jahre 1891. Zu diesem Zeitpunkt existierte nur ein kleiner Kasino-Garten in unmittelbarer Nähe zur Fabrik (heutiger Standort zwischen Bayer-Hochhaus W1 und Q 30). Die Flächen des heutigen Carl-Duisberg-Parks bestanden um 1891 aus landwirtschaftlichen Nutzflächen.

Die erste Parkgestaltung und Ausführung erfolgte mit dem Bau des Verwaltungsgebäudes Q 26 und dem neuen Kasino zwischen 1903 – 1913. Die Anlage wurde 1913 als Kaiser-Wilhelm-Park fertiggestellt.

Der neue Park war gekennzeichnet durch geschwungene Wege, platzartige, kreisrunde Aufweitungen, weite Rasenflächen und vereinzelte Baum- und Strauchpflanzungen. Nach Süden wurde der Park durch eine waldartige Baum- und Gehölzpflanzung zum damalig bereits existierenden Werksteil Flittard abgeschirmt. Im Westen ging die Parkgestaltung in die Flächen der Gartenbauabteilung und die Gärten der Direktionshäuser über.

Der Park war in seiner Form und Ausstattung schlicht und einfach gestaltet. Nach Literaturangabe bestand ein reiches Sortiment an Blühsträuchern. Es entstanden kleine Themengärten wie ein Steingarten in südwestlicher Richtung sowie ein Heidegarten in östlicher Richtung.

Besonders in den 20er Jahren des 20. Jahrhunderts wurde der Park durch Stiftungen von Geheimrat Carl Duisberg (1861-1935) mit Kunstwerken und baulichen Anlagen verschönert und reicher ausgestattet.

So entstand 1921 der Flora-Tempel. Entworfen wurde das Gartenbauwerk vom Bildhauer und Künstler Georg Klimsch. Als Vorbild diente hier der Apollotempel von Versailles. Mit weiteren Figuren, Reliefs, steinernen Bänken und Schmuckpflanzungen versehen, wurde der Tempel auf einer leichten Erhöhung gegenüber dem Kasino errichtet.

1923 entstand der Caritas-Brunnen von Prof. Hugo Lederer gegenüber der Rückseite des Kasinos.

Darüber hinaus entstand westlich neben dem Kasino die Direktionsvilla Duisbergs mit einer weitläufigen Gartenanlage. Unter anderem entwickelten sich hier der Japanische Garten sowie andere formale Gartenteile.

Neben reinen schmückenden Ausstattungen erhielt der Park östlich des Kasinos direkt an der Kaiser-Wilhelm-Allee Tennisplätze, die im Laufe der Zeit vergrößert wurden.

1931 wurde der Park aus Anlass des 70. Geburtstags Duisbergs in Carl-Duisberg-Park unbenannt. Um 1933 wurde im Osten des Parks das Carl-Duisberg-Bad als ganzjähriges Freibad gebaut und entsprechend mit einem schmiedeeisernen Zaun eingefriedet.

Während und nach dem II. Weltkrieg war der Park in einem sehr schlechten und ungepflegten Zustand und wurde erst nach und nach wieder instand gesetzt.

1951 erfuhr der Park eine Erweiterung nach Süden. Flächen des Werksteils Flittard wurden dem Park angegliedert, so dass die Anlage ihre bis heute bestehende Nord-Süd-Ausrichtung bekam. Auf den neuen Flächen wurden ein Fußballplatz sowie gärtnerische Produktionsflächen mit entsprechenden Einrichtungen errichtet. Neue Wege entstanden und erschlossen den neuen Park.

Weitere größere Veränderungen erfolgten 1963. Auf dem Gelände des Japanischen Gartens wurde das Bayer-Hochhaus errichtet. Die Duisberg-Villa war zu diesem Zeitpunkt bereits abgerissen worden. Der japanische Garten wurde wegen des Neubaus mit seiner Ausstattung an seinen heutigen Platz nach Süden verlegt. Weitere Skulpturen aus dem ehemaligen Garten Duisbergs wurden im Park aufgestellt, wie z.B. „Jägerinnen“ und der Faun-Brunnen.

Mit dem Bau des Hochhauses wurde die Kaiser-Wilhelm-Allee weitergeführt und als U-Strasse am Hochhaus entlang geführt, um schließlich parallel zur Allee in die B8 zu münden. Die gärtnerischen Produktionsflächen wurden aufgeben und zu Hockeyfeldern umgebaut.

1988 erfolgt eine Erweiterung des Parks nach Westen auf das ehemalige Gärtnereigelände bis zur Werksgrenze. Diese wurde mit dem Bau des BayCom nötig. Die U-Straße wurde dafür an die westliche Werksgrenze verlegt. Somit erhielt der Park seine bis heute gültige Ausdehnung.

Auf den neuen Flächen entstanden neben dem BayCom auch der Parkplatz für den Japanischen Garten, Rasenflächen und Strauchpflanzungen sowie eine entsprechende Erschließung.

Letzte größere Bautätigkeit im Park war der Bau der neuen Konzernzentrale im Jahr 2000 auf den Flächen der alten Duisberg-Villa. Das Gebäude wurde entsprechend in die Parkgestaltung integriert.

Der Park ist bis heute in dieser Form erhalten geblieben. Die Sportstätten wurden mit dem Bau von Sporteinrichtungen an anderer Stelle aufgegeben und zu Rasenflächen umgewandelt. Auch das Carl-Duisberg-Bad wurde geschlossen und zu einem zentralen Besucherempfang umgebaut. Die Einfriedung des Bades ist jedoch geblieben.