Il parco fu inizialmente chiamato "Tivoli & Vauxhall": "Tivoli" come allusione all'omonimo parco di divertimenti parigino (che prese a sua volta nome dalla città italiana di Tivoli), e "Vauxhall" in allusione ai giardini di Vauxhall di Londra.

Il fondatore di Tivoli, Georg Carstensen (1812-1857), ottenne un permesso di cinque anni per creare Tivoli, raccontando al re Cristiano VIII che "quando la gente si diverte, non pensa alla politica". Il re concesse quindi a Carstensen l'uso di circa 60.000 m² del glacis fortificato oltre la Vesterport (Porta Occidentale) con un affitto annuale di 945 corone. Fino agli anni 1850, il Tivoli era, di fatto, fuori dei confini cittadini ed accessibile attraverso la Porta Occidentale.

Da principio Tivoli includeva una grande varietà di attrazioni: costruzioni in stile esotico e orientale, un teatro, palchi per le bande, ristoranti e caffè, giardini fioriti e giostre meccaniche, come ad esempio un prototipo di trenino per osservare il panorama. Inoltre, fasci di luce colorata illuminavano i giardini. Alcune sere si potevano osservare speciali fuochi artificiali che si riflettevano nel lago di Tivoli.

Il compositore Hans Christian Lumbye (1810-1874) fu direttore musicale di Tivoli dal 1843 al 1872. Lumbye fu ispirato dai compositori di walzer viennesi come la famiglia Strauss, e diventò conosciuto come lo "Strauss del Nord". Molte delle sue composizioni sono proprio ispirate dai giardini, incluse "Salute to the Ticket Holders of Tivoli" (Saluto ai venditori dei biglietti di Tivoli), "Carnival Joys" (Gioia di Carnevale) e "A Festive Night at Tivoli" (Una notte di festa a Tivoli). L'Orchestra Sinfonica di Tivoli esibisce ancora oggi molte delle sue opere.

Nel 1944 simpatizzanti nazisti, abbandonando la Danimarca, tentarono di colpire lo spirito dei danesi bruciando molte delle costruzioni dei giardini, inclusa la sala per concerti. Ma i danesi non si lasciarono spaventare creando subito costruzioni temporanee - ed il parco riaprì dopo poche settimane.