Ngay từ đầu thế kỷ XX, người Pháp đã xây dựng nhiều công trình ở phía Nam Hồ Tây như: trường học, nơi ươm cây, vườn hoa, nhà xưởng, biệt thự…Năm 1923, kiến trúc sư Esnes Hebrad, Giám đốc Sở Quy hoạch Kiến trúc đã lập quy hoạch vùng Hồ Tây với quan điểm nhấn mạnh Hồ Tây thành một "công viên khổng lồ", chia Hồ Tây thành hai hồ nhỏ hơn có vị trí quan trọng trong Hà Nội với ý đồ biến đây thành Thành phố vườn lớn nhất châu Á cùng thời.
Quy hoạch Hà Nội năm 1943, do kiến trúc sư Louis Georges Pineau thực hiện. Trích đoạn Hồ Tây: khác với phương án chia thành hai hồ nhỏ, phương án giữ nguyên trạng mặt nước, thảm cỏ và các làng xóm truyền thống - Ý tưởng “Thành phố vườn” vẫn được nhấn mạnh với tính khả thi trong hoàn cảnh kinh tế - xã hội đương thời.
Đến năm 1959, phía Nam Hồ Tây được quy hoạch với các khối cơ quan Trung ương, hình thành trung tâm chính trị của nước Việt Nam dân chủ cộng hòa. Dự án này được khởi công đào móng tận khu Quần Ngựa vào đầu những năm 1960. Tuy nhiên, do chiến tranh nên việc thi công bị ngừng và không thực hiện tiếp.
Từ khi triển khai xây dựng đến nay, đường Thanh Niên về cơ bản giữ nguyên như những năm 1960. Theo bản vẽ “Chùa Trấn Quốc” của Kiến trúc sư Louis Bezacier - Viện Viễn Đông Bác Cổ thực hiện đầu thế kỷ 20, chùa Trấn Quốc giữ nguyên hiện trạng trong thời gian dài.
Năm 1991, bản nghiên cứu quy hoạch Hồ Tây của Viện Quy hoạch Xây dựng Hà Nội cộng tác với tư vấn Malania khẩn trương hoàn thành để bố trí không gian cho những khách sạn liên doanh. Nhà thuyền được thay đổi chức năng thành khách sạn cao tầng.
Quy hoạch chi tiết khu vực Hồ Tây tỷ lệ 1/2000 đã được Bộ Xây dựng phê duyệt tại Quyết định số 473/BXD/KTQH, ngày 8/11/1994; Quy hoạch chi tiết quận Tây Hồ tỷ lệ 1/2000 đã được UBND Phê duyệt tại Quyết định số 47/2001/QĐ-UB, ngày 29/6/2001 và Quy định về quản lý Hồ Tây tại Quyết định số 92/2009/QĐ-UBND ngày 19/8/2009 của UBND TP Hà Nội cũng như Đồ án điều chỉnh quy hoạch chung Hà Nội được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt tại Quyết định số 108/1998/QĐ-TTg, ngày 21/6/1998, khu vực Hồ Tây được xác định là không gian cảnh quan chủ thể, nằm trong khu vực hạn chế phát triển của Hà Nội. Tuy nhiên, nhiều không gian xanh, bao gồm cả đất nông nghiệp cũng đã được chuyển đổi chức năng đô thị. Khu vực Tây Hồ Tây được xác định là một trung tâm mới của Hà Nội bao gồm các chức năng: trung tâm tài chính, giao dịch quốc tế và các trụ sở của các Bộ, Ngành Trung ương.
Quy hoạch Hồ Tây trong Đồ án Quy hoạch chung xây dựng Thủ đô đến năm 2030, tầm nhìn đến năm 2050
Theo Đồ án Quy hoạch chung xây dựng Thủ đô đến năm 2030, tầm nhìn đến năm 2050 đã được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt, tại Quyết định số 1259/QĐ-TTg, ngày 26/7/2011, và Quy hoạch quản lý kèm theo đồ án Quy hoạch chung Thủ đô thì khu vực Hồ Tây và vùng phụ cận vẫn là yếu tố chủ thể của nội đô lịch sử, là điểm chuyển tiếp và kết nối không gian của các trục hướng tâm.
Phân khu đô thị Hồ Tây và vùng phụ cận là một trong bảy tiểu phân khu đặc biệt nằm trong khu vực nội đô lịch sử, tiếp giáp với hành lang xanh sông Hồng - Hồ Tây là khu vực có cảnh quan thiên nhiên đẹp, có tiềm năng đất đai lớn, đặc biệt với diện tích mặt nước rộng hơn 500ha, là vùng cảnh quan nổi tiếng và lâu đời của Hà Nội.
Hồ Tây cũng sẽ được kết nối trong tuyến Hồ Tây - Ba Vì với các hình thức công viên văn hóa lễ hội, quảng trường tượng đài, không gian mở, nhiều công viên nhỏ sắp xếp theo từng chủ đề như sân khấu múa rối nước, sân khấu biểu diễn ngoài trời, tượng đài, các không gian sinh hoạt văn nghệ cộng đồng.
Phạm vi phân khu đô thị Khu vực Hồ Tây và phụ cận có ranh giới cơ bản phù hợp với ranh giới nghiên cứu của đồ án Điều chỉnh quy hoạch chi tiết Khu vực xung quanh Hồ Tây, tỷ lệ 1/2000 phục vụ công tác quản lý, thống nhất với định hướng trong đồ án Quy hoạch chung xây dựng Thủ đô. Mục tiêu của Quy hoạch phân khu này nhằm cụ thể hóa đồ án Quy hoạch chung đã được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt; cập nhật, khớp nối đồng bộ các dự án đầu tư; bổ sung những quy định cụ thể kiểm soát và định hướng phát triển cho khu vực, phục vụ cho công tác quản lý xây dựng đô thị, làm cơ sở lập quy hoạch chi tiết đáp ứng yêu cầu phát triển kinh tế, văn hóa, xã hội trong thời kỳ mới là cần thiết. Không gian đô thị được các lập chủ yếu là công trình thấp tầng mật độ thấp, bố trí hạn chế một số công trình cao tầng tại các trục không gian và điểm nhấn được xác định theo quy hoạch, thiết kế đô thị.
Theo quy hoạch, đây là trung tâm văn hóa, lịch sử, dịch vụ du lịch, vui chơi giải trí của thành phố; khu bảo tồn sinh thái đô thị kết hợp với xây dựng mới và cải tạo chỉnh trang kiến trúc hạ tầng đô thị.
Khu vực nghiên cứu quy hoạch nằm ở phía Bắc khu vực nội đô lịch sử, thuộc địa giới hành chính các phường Bưởi, Thụy Khuê, Yên Phụ, Tứ Liên, Nhật Tân, Quảng An, Xuân La, Phú Thượng, quận Tây Hồ, có tổng diện tích gần 1.000ha, quy mô dân số đến năm 2050 tối đa khoảng 58.000 người.
Không gian đô thị sẽ phát triển theo hướng bảo vệ phát triển giá trị cảnh quan tự nhiên hiện có, lấy Hồ Tây làm trung tâm cùng với hệ thống mặt nước tự nhiên bao quanh Hồ Tây, gồm: hồ Quảng Bá, hồ Đầm Bảy, hồ Thủy Sứ, hồ Hùng Đồng, hồ Đầm Trị…Khu vực được xác lập chủ yếu là công trình thấp tầng mật độ thấp, bố trí hạn chế một số công trình cao tầng tại các trục không gian và điểm nhấn được xác định theo quy hoạch, thiết kế đô thị. Tạo lập tuyến trục không gian bán đảo Quảng An, kết nối Hồ Tây với không gian sông Hồng và thành Cổ Loa với một số công trình có tính chất điểm nhấn kiến trúc, chiều cao thấp dần về phía Hồ Tây. Đối với khu mặt nước Hồ Tây, ngoài khai thác các dịch vụ thể thao, vui chơi giải trí, các vị trí có điểm nhìn đẹp còn được bố trí đài phun nước phục vụ nhu cầu thăm quan của khách du lịch.
Các đơn vị ở chủ yếu là cải tạo trên cơ sở khu vực dân cư, làng xóm cũ, theo hướng tăng cường hệ thống hạ tầng kỹ thuật, giao thông, cây xanh, hạ tầng xã hội. Giữ được cấu trúc, không gian, đặc trưng làng xóm; kiểm soát mật độ xây dựng thấp, khuyến khích tăng diện tích sân vườn, hình thức công trình kiến trúc truyền thống. Hình thành những vùng đệm giữa khu vực phát triển mới lân cận và Hồ Tây tạo sự hài hòa chuyển đổi dần về không gian cũng như giải quyết các vấn đề về kết cấu hạ tầng kỹ thuật.
Các công trình di tích lịch sử, văn hóa, nghệ thuật, tôn giáo được tôn tạo, quản lý về hình thức kiến trúc, chiều cao, khoảng cách công trình xung quanh di tích; kiểm soát việc xây dựng các công trình lân cận không làm ảnh hưởng đến cảnh quan khu di tích.