Erstmalige urkundliche Erwähnung fand das Dorf Weddinge im Jahr 1251, welches aber wieder von der Landkarte verschwand.
Erst 1601 erwarb Hieronymus Graf Schlick von Passau und Weiskirchen, kurfürstlicher Oberhofkämmerer, etwa 50 Ackerstücke und Wiesen zur Einrichtung einer „böhmischen Meierei“.
Das ehemalige Vorwerksgehöft mit Garten- und Gutsland umfasste etwa das Gebiet zwischen Gerichts-, Reinickendorfer und Pankstraße. Die Gärten rechts der Panke erstreckten sich zur Wedding- und Kösliner Straße. Nördlich der Wiesenstraße folgte die Gutsgrenze dem alten Pankelauf.
Dass der Ortsteil den Namen Gesundbrunnen erhielt, hing mit der Entdeckung einer eisenhaltigen Quelle zusammen, welche im Jahr 1748 zum ersten Mal erwähnt wurde.
Es kam zur Errichtung des späteren Heilbads “Luisenbad” durch Friedrich II.
Die frühe kartographische Erwähnung des Gesundbrunnen ist ein mehrfach kopierter Plan von 1757, der die Besitzverhältnisse vor der Anlage des Brunnens beschreibt. Es kam zur ersten Erschließungen durch die Landwirtschaft, Einrichtung einer Mühle und Nutzung der in unmittelbarer Nähe gelegenen Quelle.
1760 wurde das Heilbad unter dem Namen „Friedrichs Gesundbrunnen“ eröffnet. Im Jahr 1799 besuchte Königin Luise das Bad und fortan hieß die Anstalt “Luisenbad”.
Das Luisenbad (Heilquelle) war Ausflugsziel für die Berliner und führte um die Wende vom 18. zum 19. Jahrhundert zur Ausprägung der Badstraße als bürgerlichen Boulevard mit zahlreichen Volksgärten, Restaurationsbetrieben und Theatern (bekannte Etablissements: Weimann’s Volksgarten, Rose-Theater, Marienbad oder Victoria-Garten). 1882 wurde die Heilquelle durch Bauarbeiten versehentlich verschüttet und ist seit 1891 gänzlich versiegt.
1908 kam es zur Eröffnung des ersten Kinos im Badehaus Marienbad: Aus der Spielstätte des Rose-Theaters ist das „Alhambra“ entstanden.
Zu Zeiten der Industrialisierung (Mitte des 19. Jh.) entwickelte sich aus dem ländlichen Gesundbrunnen ein dichtbebautes Industrie- und Arbeiterviertel. Es folgte die Ansiedlung der Tresorfabrik S. J. Arnheim und der Panzer A. G. M. Fabian.
Der Gesundbrunnen wurde 1861, gemeinsam mit dem Ortsteil Wedding, nach Berlin eingemeindet.
Nach der Deutschen Teilung bis 1961 ist der Ortsteil Umsteigebahnhof und Umschlagplatz zwischen Ost und West geworden. Er wurde geprägt von Ladenzeilen, Wechselstuben und Grenzkinos.
Mit der Bezirksfusion am 01.01.2001 wurde Gesundbrunnen ein Ortsteil von dem neuen Bezirk Mitte von Berlin.