Sử sách còn ghi, hồ Trúc Bạch trước đây là một góc Đông Nam của hồ Tây, khu vực này lặng sóng nên cá hồ Tây thường tụ về đây, người dân làng Yên Hoa (nay là Yên Phụ) và Yên Quang (nay là phố Quán Thánh) đắp một con đê nhỏ ngăn góc này lại tiện cho việc đánh bắt và nuôi cá.
Hồ Trúc Bạch nhìn từ chùa Trấn Quốc.
Vào thế kỉ 18, chúa Trịnh Giang cho xây một cung điện để nghỉ mát cạnh hồ và cũng gọi là Trúc Lâm. Sau đó Trúc Lâm trở thành nơi giam giữ các cung nữ phạm tội, họ buộc phải tự dệt lụa để nuôi sống bản thân. Lụa của họ rất đẹp và trở nên nổi tiếng khắp vùng. Lụa đẹp, bóng bẩy gọi là lụa trúc (chữ Hán là Trúc Bạch). Từ đó xuất hiện một làng chuyên dệt lụa với tên là làng Trúc, và hồ cũng được gọi là hồ Trúc Bạch.
Chúa Trịnh cũng cho đắp con đê rộng ra, và gọi là đê Cố Ngự (nghĩa là giữ vững). Sau này đường Cố Ngự bị đọc chệch thành Cổ Ngư, hiện nay đường Thanh Niên.
Đường Thanh Niên những ngày đầu năm 2021.
Hồ Trúc Bạch hiện nay nằm trên địa bàn phường Trúc Bạch (quận Ba Đình, Hà Nội); phía Đông hồ có bán đảo. Ngày xưa, dân năm làng đúc đồng ở Bắc Ninh tụ ở đây, hình thành làng đúc đồng Ngũ Xã. Xung quanh hồ có nhiều di tích cổ như: Đền Quán Thánh, chùa Châu Long, đền Cẩu Nhi.
Năm 1925, xưởng phát điện Yên Phụ được người Pháp cho xây dựng bên bờ phía Bắc của hồ Trúc Bạch và nó trở thành nguồn cung cấp điện quan trọng nhất cho Hà Nội đến tận cuối thập niên 1980. Thời kỳ chiến tranh Việt Nam, đế quốc Mỹ đã tập trung oanh tạc nhà máy này. Để bảo vệ nhà máy điện và khu vực Ba Đình gần đó, hệ thống phòng không của Quân đội Nhân dân Việt Nam được bố trí dày đặc ở đây.
Ngày 26/10/1967, một chiếc máy bay A-4E của không quân Hoa Kỳ đã bị tên lửa của bộ đội ta bắn rơi trong khi oanh tạc nhà máy điện Yên Phụ. Điều đặc biệt, xác chiếc máy bay bị bắn rơi xuống đúng mục tiêu mà nó định đánh phá, và viên phi công bị bắt sống là John McCain, có cha và ông nội đều là đô đốc Hải quân Mỹ. Sau này John McCain đắc cử Thượng nghị sĩ và từng hai lần ra tranh cử Tổng thống Hoa Kỳ.
Tại thời điểm máy bay bị bắn rơi, John McCain nhảy dù xuống hồ Trúc Bạch và bị dân quân ở khu vực này bắt. Một phù điêu đã được dựng bên bờ hồ để ghi nhớ sự kiện này.
Bức phù điêu bằng đá bên hồ Trúc Bạch tưởng niệm sự kiện quân dân Thủ đô Hà Nội bắt sống phi công John McCain. Ảnh: Hữu Nghị.
Ngày nay, cùng với quá trình đô thị hóa, các làng cổ xung quanh hồ Trúc Bạch không còn nữa, thay vào đó là các nhà và công trình theo kiến trúc hiện đại. Bờ hồ được kè đá và làm đường lưu thông xung quanh.
Một trong những con phố chạy quanh hồ Trúc Bạch chính là phố Trúc Bạch. Phố dài 165 mét chạy từ đầu đường Thanh Niên, vòng từ bờ Bắc đến bờ Đông của hồ tới phố Châu Long. Vào những ngày đầu tháng 3/2020, nhà số 125 đến nhà 139 của con phố được cách ly nghiêm ngặt do phát hiện bệnh nhân đầu tiên của Hà Nội dương tính với COVID-19.
Đền Cẩu Nhi nay được gọi là đền Thủy Trung Tiên, được xếp hạng di tích lịch sử cấp thành phố.
Ngày nay, sau một quá trình đô thị hóa kéo dài, các làng cổ xung quanh hồ Trúc Bạch không còn nữa, thay vào đó là nhà cửa và công trình theo kiến trúc hiện đại.