Η Αγία Παρασκευή βρίσκεται μεταξύ 9ου και 10ου χλμ. Επί της λεωφόρου Αθηνών-Μαραθώνος, στους πρόποδες του Υμηττού. 'Εχει έκταση 10 τετραγωνικά χιλιόμετρα, και συνορεύει με τους εξής Δήμους: Χολαργός, Χαλάνδρι, Γέρακας και Γλυκά Νερά.
Εκτιμάται ότι η περιοχή, όπου βρίσκεται σήμερα η Αγία Παρασκευή, κατοικείτο από την αρχαιότητα. Η πρώτη αναφορά στην περιοχή γίνεται στα "Αττικά" του Παυσανία, απ' όπου μαθαίνουμε πως η περιοχή από το Χαλάνδρι μέχρι την Αγία Παρασκευή και την Παιανία αποτελούσε, κατά τον 6ο αιώνα π.Χ., το μεγάλο Δήμο της Φλύας, τόπο εύπορο και μυστηριακό, που ανήκε, σύμφωνα με τους ιστορικούς, στη Κεκροπίδα φυλή. Σ' αυτό συνηγορούν το πλήθος των ταφικών ευρημάτων κατά μήκος της σημερινής λεωφόρου Μεσογείων, στην οδό Νικίου, καθώς και το εντυπωσιακό ταφικό οικοδόμημα, κτισμένο από πεντελικό μάρμαρο και καμαροσκέπαστο, που βρέθηκε κοντά στη διασταύρωση των σημερινών οδών Σοφοκλή Βενιζέλου και Μαρμαριωτίσσης και μετατράπηκε σε εκκλησία.
Στην αρχαία Φλύα λατρευόταν ο 'Ηφαιστος, η 'Αρτεμις και πολλές θεότητες, οι οποίες σχετίζονται με τη βλάστηση και τον κάτω κόσμο. Μετά την Ελευσίνα, η Φλύα αποτελούσε τον έτερο Δήμο όπου τελούνταν μυστηριακές τελετές. Γνωρίζουμε από ιστορικές πηγές ότι ο Θεμιστοκλής επισκεύασε το σημαντικό τελεστήριο που είχαν προηγουμένως καταστρέψει οι Πέρσες. Μεγάλη ακμή γνώρισαν στη Φλύα και οι μυστικές τελετές της Φρυγικής Μεγάλης Μητέρας, που διήρκεσαν μέχρι τον 4ο αιώνα μ.Χ. αιώνα, μάρτυρες των οποίων είναι πολλοί ενεπίγραφοι βωμοί που βρέθηκαν στην περιοχή.
Προχωρώντας από την αρχαιότητα στους ρωμαϊκούς χρόνους, ο ποιητής Οβίδιος υμνεί την ομορφιά της βλάστησης και του κλίματος της περιοχής.
Στα τελευταία βυζαντινά χρόνια η ιστορία του τόπου επικεντρώνεται γύρω από τη ζωή του μοναστηριού του Αϊ Γιάννη του Κυνηγού ή αλλιώς της Μονής των φιλοσόφων. Το μοναστήρι χτίστηκε το 1185 μ.Χ. και ως επικρατέστερος ιδρυτής αναφέρεται ο μοναχός Βασίλειος Κυνηγός. Επιφανής ηγούμενος του μοναστηριού ήταν ο Νεόφυτος στον οποίο οφείλεται η κατασκευή του δρόμου που συνέδεε το σημερινό Σταυρό με τη Μονή και την πεδιάδα των Αθηνών με τα Μεσόγεια. Μνημείο-τεκμήριο για τα παραπάνω αποτελεί το Κιόνιο του Νεοφύτου, η επιγραφή του οποίου καλεί το διαβάτη να προσευχηθεί για τη σωτηρία της ψυχής του κατασκευαστή του. Επί τουρκοκρατίας μέρος του μοναστηριού του Αϊ Γιάννη του Κυνηγού κατεδαφίζεται για να χρησιμοποιηθεί στην οχύρωση της Ακρόπολης των Αθηνών. Εντούτοις η περίοδος αυτή είναι περίοδος ακμής για το μοναστήρι το οποίο διατηρεί δύο μετόχια.
Στις αρχές του 19ου αιώνα η περιοχή ανήκε στον Τούρκο Χαλήλ Μπέη, που την πούλησε στον κόμη Αντώνιο Μπότσαρη. Εκείνος στις 13.11.1850 πούλησε με τη σειρά του ένα μεγάλο μέρος της σε εννιά κατοίκους του Χαλανδρίου. Πότε άρχισε να δημιουργείται ο τωρινός συνοικισμός δεν ξέρουμε.
Ξέρουμε μόνο ότι στην αρχή είχε τέσσερα χάνια, των: Μάρκου, Μπέλμπα, Βλάχου, και Σέρτη για την εξυπηρέτηση όσων πήγαιναν ή μετέφεραν προϊόντα από τα Μεσόγεια στην Αθήνα και αντίστροφα. Στις αρχές του 20ου αιώνα στο προάστιο υπάρχουν λίγα σπίτια, κυρίως παραθεριστικές επαύλεις και αγροκτήματα με αμπέλια. Το πρώτο σπίτι που χτίστηκε ήταν του Παναγιώτη Δάβαρη το 1894 και ο πρώτος που γεννήθηκε στον οικισμό ήταν ο εγγονός του Γιάννης Δάβαρης το 1910.
Μέχρι τα μέσα του 20ου αιώνα στην περιοχή ζούσαν φυματικοί λόγω του ιδανικού κλίματος (έλλειψη υγρασίας), νοικιάζοντας ή στήνοντας παράγκες στα κτήματα των τότε κατοίκων. Ως το 1921 η Αγία Παρασκευή ανήκε στο Δήμο Αθηναίων μαζί με το Χαλάνδρι και τους συνοικισμούς Ψυχικού, Χολαργού, Φιλοθέης, Πεντέλης, Νέου Ψυχικού και Βριλησσίων. 'Όλοι αυτοί αποτέλεσαν το 1925 την κοινότητα Χαλανδρίου και στη συνέχεια αποσπάστηκαν διαδοχικά και σχημάτισαν δικές τους κοινότητες και αργότερα Δήμους. Η Αγία Παρασκευή αναγνωρίστηκε για πρώτη φορά ως κοινότητα το 1929 αλλά καταργήθηκε την ίδια χρονιά και έμεινε ως συνοικισμός του Χαλανδρίου έως το 1931. Τότε έγινε οριστικά κοινότητα και το 1963 έγινε Δήμος.
Από το 1948 η Αγία Παρασκευή παύει να αποτελεί παραθεριστικό θέρετρο και γίνεται συνοικία με μόνιμους κατοίκους. Το 1960 λειτουργούν ήδη Δημόσιες Υπηρεσίες στο προάστιο. Το ρεύμα παρέχεται στην ευρύτερη περιοχή Ανατολικής Αττικής από την εταιρεία περιχώρων Αγίας Παρασκευής. Η υδροδότηση γίνεται αρχικά από το Αδριάνειο Υδραγωγείο και αργότερα από την ΟΥΛΕΝ. Το τηλέφωνο έρχεται στον Τσακό το 1962.
Ταυτόχρονα αρχίζει και η ασφαλτόστρωση των πρώτων δρόμων καθώς και η διαπλάτυνση της λεωφόρου Μεσογείων. Την ίδια εποχή παραχωρούνται 1000 περίπου στρέμματα για την ανέγερση του ΕΚΕΦΕ Δημόκριτος και του Αμερικανικού Κολλεγίου. Τότε παραχωρείται και ο χώρος για την ανέγερση της Γαλλικής Σχολής και των εγκαταστάσεων του Υπουργείου Γεωργίας. Τη περίοδο της δικτατορίας χτίζεται επί της λεωφόρου Μεσογείων το ραδιομέγαρο της ΕΡΤ.
Ο πληθυσμός της πόλης κυμαίνεται διαχρονικά ως εξής:
| Έτος Απογραφής | Πληθυσμός |
| 1896 | 64 |
| 1928 | 512 |
| 1940 | 3.557 |
| 1951 | 6.977 |
| 1961 | 12.122 |
| 1971 | 18.345 |
| 1981 | 29.259 |
| 1991 | 47.463 |
| 2000 | 56.000 |
Αυτές οι μετρήσεις δεν αποτελούν παρά μια ένδειξη περί των μόνιμων κατοίκων κι αυτό επειδή πολλοί είναι αυτοί που μετακινούνται κατά τη διάρκεια των εκάστοτε απογραφών από τις πόλεις στις οποίες διαμένουν προς τους τόπους καταγωγής τους. Έτσι λοιπόν, ο πραγματικός πληθυσμός υπολογίζεται ότι ανέρχεται στις 80.000 περίπου. Η Αγία Παρασκευή διοικητικά εντάσσεται από το 1995 στη Νομαρχία Αθηνών.