Fyrr á öldum, þegar Austurvöllur var besta tún Víkurbóndans, var hann mun stærri en nú. Völlurinn náði frá Aðalstræti austur að Lækjargötu og frá malarkambinum við Hafnarstræti að Tjörninni og var syðsti hluti hans nefndur Tjarnarvöllur.
Þegar Dómkirkjan var byggð 1788-1790 var grjótið sem nota átti til byggingarinnar geymt á Austurvelli, en það kom úr Grjótaþorpinu.
Uppúr aldamótunum 1800 var Austurvöllur svo illa farinn, vegna átroðnings og torfskurðar að það var kært. Í kjölfarið bannaði Frydensberg bæjarfógeti torfskurð þar í leyfisleysi. Hann lýsti vellinum svo 1806 að hann hafi áður verið til gagns og prýði en sé nú orðinn sem vanhirt mómýri. Lítið var gert fyrir þetta svæði framan af utan þess að formlegt bann við ösku- og sorplosun þar var sett árið 1806. Völlurinn var votlendur og dældóttur og kom það í veg fyrir að byggt væri á honum.
Eftir því sem byggðin þéttist fór Austurvöllur minnkandi og varð síðar tjaldstæði sveitamanna í kaupstaðarferðum á 19. öld. Ýmsir útlendingar sem heimsóttu bæinn tjölduðu líka á vellinum.
Árið 1874 færði bæjarstjórn Kaupmannahafnar Reykvíkingum höggmynd að gjöf og var það sjálfsmynd eftir Bertel Thorvaldsen myndhöggvara. Bæjarstjórnin ákvað að hún myndi sóma sér best á miðjum Austurvelli. Sumarið 1875 var völlurinn girtur, sléttaður og tyrfður og gerðir um hann gangstígar. Höggmyndin var afhjúpuð með viðhöfn 19. nóvember 1875, á afmælisdegi listamannsins, og var fyrsta stytta sem sett var upp í Reykjavík.
Alþjóðlegur hátíðsdagur verkamanna. Mótmælafundur á Austurvelli. Reykjavíkurapótek, Landsbankinn, mótmælaspjöld, Pósthúsið. 1. maí haldinn hátíðlegur í annað skipti. Alþjóðlegur baráttudagur verkalýðsins haldinn í annað sinn í Reykjavík 1. maí 1924. Ljósm. Ingimundur Sveinsson.
Árið 1930 var girðingin tekin niður og völlurinn opnaður. Árið 1931 var sjálfsmynd Bertels færð í Hljómskálagarðinn en styttan af Jóni Sigurðssyni forseta kom í staðinn. Einar Jónsson myndhöggvari gerði hana og Guðjón Samúelsson, húsameistari ríkisins, gerði stöpulinn.
Á fyrstu áratugum 20. aldar var oft búið til skautasvell á vellinum að vetralagi og var þar þá líf og fjör.
Margs konar skemmtanir hafa farið fram á Austurvelli í áranna rás og Reykjavíkingar hafa iðulega safnast þar saman ýmist til hátíðahalda eða mótmælafunda. Ein fyrstu mótmæli sem þar áttu sér stað voru vegna símamálsins svonefnda árið 1905 en þá komu þúsundir manna saman við Austurvöll. Inngöngu Íslands í Atlantshafsbandalagið var mótmælt hér 30. mars 1949. Þá kom til átaka og beitti lögreglan kylfum og táragasi gegn mannfjöldanum. Árlega fjölmenna Reykvíkingar á Austurvöll á þjóðhátíðardaginn, 17. júní, þegar blómsveigur er lagður að styttu Jóns Sigurðssonar og á jólaföstu þegar kveikt er á jólatrénu frá Óslóarbúum. Eftir efnahagshrunið haustið 2008 varð Austurvöllur vettvangur mótmælafunda. Fólk safnaðist þar saman, hlýddi á ræður og barði á potta og pönnur til þessa að láta í ljós reiði sína yfir ástandinu. Gengu þessar aðgerðir undir nafninu Búsáhaldabyltingin.
Núverandi skipulag Austurvallar er frá árinu 1962 og var mótað af Sigurði Alberti Jónssyni, þáverandi forstöðumanni Grasagarðsins í Reykjavík og lagt fyrir borgarráð af Hafliða Jónssyni garðyrkjustjóra. Árið 1999 var skipulagið einfaldað samkvæmt teikningum Þórólfs Jónssonar landslagsarkitekts.
