1921年孙中山在广州就任临时大总统时，下令将越秀山辟为粤秀公园。1925年12月，举行公园开放典礼。公园范围只在越井冈一带。1928年、1936年、1945年，公园先后易名为广州植物园、中正林场、越秀林场。民国期间，公园所在的越秀山重修了镇海楼，兴建了海员亭、光复纪念亭、伍廷芳墓园、中山纪念碑、孙先生读书治事处纪念碑、仲元图书馆等一批纪念建筑物。这些建筑物虽然被遗留下来，但越秀山的山林连遭战火，尤其是日军侵占期间更是受到严重破坏，山头几乎都是光秃秃的。
1950年，对越秀山重新进行整治建设，经过连续不断的建设，成为广州最大的综合性公园。公园南起应元路，北至环市中路，东界小北路，西至解放北路。现有总面积82.15万平方米。
1950年元旦，新中国首任广州市长叶剑英在越秀山举行的万人体育表演会上，号召建设人民体育场。随后，工人、学生、教师及解放军战士1400多人组成义务劳动大军参加劳动，于1953年建成越秀山体育场，修建了环山车道，维修了镇海楼等名胜古迹。1957年，广州市长朱光为越秀公园题名，同年11月7日开放。公园范围扩大到越井冈周围的桂花冈、木壳冈、长腰冈、上井冈、蟠龙冈、鲤鱼冈等。从镇海楼北背到公园北端的鲤鱼冈，大部分地区原是荒寂的沟壑，此时得到精心经营，绿化造林。1958年，市政府组织全市群众义务劳动，参加越秀山挖湖工程建设。施工期间每天有1万-2万人，每人每天要挖1立方米的泥土方。参加义务劳动者群情高涨，最多时达2.6万多人。粤剧名演员红线女、林小群、罗品超、吕玉郎等也参加了义务劳动，并演唱粤曲以鼓舞士气。工地上展开劳动竞赛，不到一年时间就完成了建湖任务，利用山脚洼地开挖了东秀、北秀、南秀3个人工湖。北秀湖面积最大，湖心设有小岛，以桥与陆地相连接，岛上砌有石山、水榭，四周楼台亭阁，岸边种满紫荆和杨柳树。东秀湖、南秀湖面积较小，环境清幽、市政府着重于创造越秀公园的文化氛围，在修建体育场、开凿三湖的同时，大力兴建文体娱乐场所，包括修建五羊雕塑、越秀山游泳池、乒乓球场，并将五层楼改建为广州博物馆，仲元图书馆改建为广州美术馆。还建有听雨轩酒家和南音餐厅（初称广州曲艺场）以供游客品茗酒宴。
1966年，越秀公园内兴建了200米高的电视塔（塔上50米高处为餐厅、90米处是观光平台，1985年12月正式开放）。从1958年起，每年在公园内举办迎春花会，1953年起每年在公园内举办秋菊展览。1982年建成象征中日友好的金印游乐场。越秀公园成为广州市民文化娱乐活动、体育活动以及休闲的好去处，园内景观也得到园林工人的刻意营造，1987年评出的公园佳景有毓秀灵瀑、金印乐园、竹影流泉、北湖桨声、花苑飘香、东秀晨曦、穗石吉祥、云里清歌、丰碑遗爱和层楼观海十处。

越秀公园