Στο χώρο των Δυτικών Λόφων αναπτύχθηκε ο αρχαίος δήμος της Κοίλης και το νοτιοδυτικό τμήμα του αρχαίου δήμου της Μελίτης, που έφτασαν στο απόγειο της ακμής τους κατά την κλασική εποχή. Ίχνη κατοίκησης πρωτοελλαδικών και μυκηναϊκών χρόνων εντοπίζονται στην ανατολική πλευρά του λόφου του Μουσείου, ενώ κατά τη γεωμετρική εποχή νεκροταφείο καταλαμβάνει την περιοχή. Στους αρχαϊκούς χρόνους η οχύρωση που ακολούθησε τη συγκρότηση του αθηναϊκού κράτους από τις πόλεις της Αττικής, φαίνεται ότι την άφησε εκτός των τειχών. Στα τέλη του 6ου αι. π. Χ., με την εγκατάσταση της Εκκλησίας του Δήμου στην Πνύκα, φαίνεται ότι ο χώρος άρχισε να κατοικείται συστηματικά. Μετά τα Μηδικά η περιοχή των λόφων περιελήφθη στο Θεμιστόκλειο Τείχος (αρχές 5ου αι. π.Χ.) και αποτέλεσε μία από τις πλέον πυκνοκατοικημένες περιοχές της αρχαίας Αθήνας. Στους κλασικούς χρόνους ο δήμος της Κοίλης αποτέλεσε έναν από τους πλέον πολυσύχναστους των Αθηνών, ο οποίος απέκτησε μεγάλη εμπορική κίνηση διότι απ' αυτόν διέρχονταν σημαντικοί οδικοί άξονες μέσω δύo πυλών του Θεμιστόκλειου Τείχους, που συνέδεαν την περιοχή του Άστεως με το Φάληρο και τον Πειραιά. Χαρακτηριστικό παράδειγμα μεγάλης εμπορικής και οδικής αρτηρίας αποτελεί η γνωστή από τον Ηρόδοτο ''διά Κοίλης οδός''. Η συνοικία της Μελίτης εξελίχτηκε σε μία από τις πλέον αριστοκρατικές συνοικίες της πόλης, όπου είχαν τις κατοικίες τους σημαντικές προσωπικότητες του δημοσίου βίου, όπως ο Θεμιστοκλής, ο Μιλτιάδης, ο Κίμων κ.ά. Ο σημαντικός χαρακτήρας του δήμου της Μελίτης οφείλεται στην άμεση σύνδεσή του με τους χώρους της Πνύκας, της αρχαίας αγοράς και του Αρείου Πάγου αλλά και τη γειτνίασή του με τον ιερό λόφο της Ακρόπολης. Η κατασκευή του διατειχίσματος στα υψώματα των λόφων (τέλη 4ου αι. π.Χ.) μείωσε την έκταση της πόλης και οδήγησε στη σταδιακή εγκατάλειψη των δυτικών συνοικιών και τη μετατροπή τους σε εκτεταμένο νεκροταφείο κατά τους ύστερους ελληνιστικούς και ρωμαϊκούς χρόνους. Κατά την παλαιοχριστιανική εποχή και μέχρι την Τουρκοκρατία η περιοχή των λόφων συνεχίζει να μένει ακατοίκητη, ενώ η περιοχή νοτιοανατολικά του μνημείου του Φιλοπάππου χρησιμοποιείται ως χριστιανικό νεκροταφείο εντός περιβόλου. Στα νεότερα χρόνια ο χώρος υπέστη σημαντικές μεταλλάξεις και καταστροφικές επεμβάσεις, που αλλοίωσαν το χαρακτήρα και διέκοψαν τη συνέχεια των λόφων ως φυσικού - ιστορικού τοπίου και αρχαιολογικού χώρου (εκτεταμένη λατόμηση, οικοδόμηση σημαντικών τμημάτων του αρχαιολογικού χώρου, κατασκευή του θεάτρου Μπαστιά, διάνοιξη της οδού Απ. Παύλου κ.ά.) Το 1910 η Εν Αθήναις Αρχαιολογική Εταιρεία πραγματοποίησε ανασκαφές στο χώρο της Πνύκας κατά τη διάρκεια των οποίων επιβεβαιώθηκε η ταύτιση της θέσης με την Πνύκα. Ανάμεσα στο 1930 και το 1937 έγιναν μεγάλης κλίμακας ανασκαφές σε διάφορες περιόδους από τον H.A. Thompson. Ο τελευταίος συνεργάστηκε με τον Κ. Κουρουνιώτη και κατόπιν με τον R. L. Scranton. Στη δεκαετία του 1950 οι διαμορφώσεις Πικιώνη στους Λόφους δημιούργησαν χώρους περιπάτου με την κατασκευή λιθόστρωτων μονοπατιών, που αναπαράγουν κυρίως αρχαίες διαδρομές, καθώς και πλατώματα θέασης και ανάπαυσης. Με τα έργα της Ενοποίησης (1997-2003) κυρίαρχος στόχος υπήρξε η συνολική ανάδειξη των λόφων σε ένα ενιαίο αρχαιολογικό πάρκο με τη διττή ιδιότητα του ιστορικού - αρχαιολογικού τόπου και του χώρου ιδιαίτερου φυσικού κάλλους με περιβαλλοντική αξία.