Назва Залютіно згадується ще в XVII столітті, зокрема, в грамоті Харківському полковнику 1688 описаний млин на колодязі на Залютині.
У XVIII столітті існував хутір Залютін, який згадувався, зокрема, у переписі Харківського полку 1732 року. Хутір знаходився на правому березі річки Залютиної та належав представникам роду Квіток.
Річка Залютіна (також Залютинка, струмок Залютин яр) протікала в Залютинському яру і була лівобережною притокою річки Уди.
За пізнішою версією район отримав назву від кам'яної будівлі трактиру «Залютино», що у XIX столітті знаходився на півдорозі між Харковом та Куряжем.
«Залютін» згадується у п'єсі Григорія Квітки-Основ'яненка «Сватання на Гончарівці» (1835 р.).
У ХІХ столітті у хуторі Залютино проживав відомий кобзар Петро Древченко.
У 1927—1930 роках було збудовано залізничну станцію Залютине.
У 1931 році на базі шкіряних майстерень створено целулоїдну фабрику Республіканського тресту пластмасової та галантерейної промисловості (з 1947 року — завод «ХАРПЛАСТМАС»).
У 1930—1940-х роках на Залютинському цвинтарі було поховано репресованих священнослужителів, у тому числі — священномученика Олександра, архієпископа Харківського.
Про військові дії на території району в роки Другої світової війни згадується в книзі генерал-лейтенанта Василя Петрова «Минуле з нами», книзі Миколи Гладкова «На вогняних рубежах», збірці «У боях за Харківщину», Володимира Мелінікова «Харків у вогні битий», матеріалі «Третя Битва за Харків»
У жовтні 1947 року на базі Центральних електромеханічних майстерень управління «Воеелектромонтаж-51» було створено Харківський завод електромонтажних виробів №1
У відомостях Верховної Ради РРФСР у 1947 році згадується хутір Залютін Яр, який входив до складу Харківсько-Червонобаварського виборчого округу
У XX столітті в ході розвитку Харкова в районі Холодної гори Залютіно було включено до складу міста
1978 року в Залютинському яру було відкрито парк «Юність».
2003 року було освячено місце під будівництво храму Софії Премудрості Божої. 21 серпня 2012 року храм Софії Премудрості Божої освячено.