2002 m. pradžioje „Saulėtekio slėnio“ projektą inicijavo asociacija „Žinių ekonomikos forumo“ nariai, kurie subūrė koordinacinę „Saulėtekio slėnio“ darbo grupę, atsakingą už žinių ekonomikos branduolio projekto vystymą.

2002 m. sausį Lietuvos Respublikos Prezidentūroje Vilniaus miesto savivaldybė, Vilniaus universitetas, Vilniaus Gedimino technikos universitetas ir asociacija "Žinių ekonomikos forumas" pasirašė ketinimų protokolą dėl Vilniaus miesto žinių ekonomikos plėtros, kurioje "Saulėtekio slėniui" numatytas pagrindinis vaidmuo.

2003 m. gegužės 27 dieną  pirmajam Vilniuje žinių ekonomikos branduolio projektui įgyvendinti buvo įkurta VŠĮ „Saulėtekio slėnis“, kurios steigėjais tapo Vilniaus universitetas, Vilniaus Gedimino technikos universitetas, AB „Alna“, UAB „Bitė GSM“ bei UAB „Ekspla“, atstovaujanti lazerių ir šviesos technologijų verslo ir mokslinių tyrimų institucijų konsorciumą.

2004 m. vasarį VŠĮ „Saulėtekio slėnis“ dalininke tapo Vilniaus miesto savivaldybė, kuri įsipareigojo vystyti mokslo, verslo bei vietinės valdžios bendradarbiavimą skatinančius projektus, branduolio infrastruktūrą, prisidėti pritraukiant investicijas moksliniams tyrimams, inovacijoms ir aukštųjų technologijų verslo plėtrai. „Saulėtekio slėnio“ vaidmuo plėtojant sostinės žinių ekonomiką yra pabrėžiamas Vilniaus miesto 2010-2020 metų strateginiame plane.

2004 m. spalį Vilniaus universitetas, Centrinė projektų valdymo agentūra ir Didžiosios Britanijos kompanijos  „Centre for Strategy&Evaluation Services“suburtas konsociumas pasirašė trišalę paslaugų teikimo sutartį dėl žinių ekonomikos branduolio „Saulėtekio slėnis“ plėtros strategijos sukūrimo. Sutarties įgyvendinimas buvo finansuojamas iš 2002 metų PHARE programos projektų rengimo fondo (PRF).

2005 m. vasarį Vilniaus miesto taryba pavedė viešajai įstaigai „Saulėtekio slėnis“ vykdyti savivaldybei priskirtas viešąsias funkcijas, reikalingas žinių ekonomikos branduoliui kurti ir plėtoti. Viešųjų funkcijų suteikimas „Saulėtekio slėniui“ leis pritraukti ne tik pajėgiausias šalies žinių ekonomikos įstaigas, bet ir užsienio aukštųjų technologijų verslo investicijas, paskatins intensyvesnį mokslo ir verslo bendradarbiavimą, leis efektyviau pasinaudoti ES ir kitų tarptautinių fondų parama.

2006 m. gruodį „Saulėtekio slėnio mokslo ir technologijų parko (MTP) vystymo projekto” pirmojo etapo įgyvendinimui skirta daugiau nei 10,5 mln. litų Europos Sąjungos Struktūrinių fondų parama pagal Lietuvos 2004–2006 metų bendrojo programavimo dokumento 3.2 priemonę „Verslo aplinkos gerinimas“. Projektas buvo bendrafinansuojamas nuosavomis lėšomis bei banko paskola. Visa projekto vertė – daugiau nei 28 mln. litų.

2007 m. kovą Lietuvos Respublikos Vyriausybė patvirtino integruotų mokslo, studijų ir verslo centrų (slėnių) plėtros koncepciją. "Slėnių" plėtra siekiama Lietuvoje sukurti tarptautinio lygio mokslo, studijų ir žinių ekonomikos branduolius, paspartinti žinių visuomenės kūrimą ir sustiprinti Lietuvos konkurencingumą.

2007 m. lapkritį VšĮ „Saulėtekio slėnis“, įgyvendindama pirmojo Lietuvoje verslo angelų tinklo (VAT) sukūrimo projektą, kartu su partneriais Vilniuje, Kaune ir Klaipėdoje miestų investuotojams ir verslininkams pristatė neformalių investuotojų, kitaip dar vadinamų „verslo angelais”, veiklos principus ir galimybes. Pradėjo veikti VAT interneto svetainė www.businessangels.lt.

2008 m. rugsėjį duris atvėrė pirmasis mokslo ir technologijų parko 6300 kv. m ploto pastatas, skirtas pagal iš anksto patvirtintus kriterijus atrinktoms aukštųjų technologijų ir verslo paramos įmonėms. Beveik 900 kv. m ploto MTP ploto skirta verslo inkubatoriui, kuriame patalpas lengvatinėmis sąlygomis nuomojasi pradedantys verslininkai.

2009 m. gruodį VšĮ  „Saulėtekio slėnio“ projektas „Saulėtekio verslumo mokykla“ Lietuvoje išrinktas 2009–2010 metų Europos verslininkystės apdovanojimų (EVA) nacionalinės atrankos nugalėtoju nominacijoje „Verslumo dvasios skatinimas“.

2010 m. kovą Lietuvos Respublikos Vyriausybės nutarimu Chemijos institutas, Fizikos institutas ir Puslaidininkių fizikos institutas sujungimo būdu reorganizuoti į Valstybinį mokslinių tyrimų institutą Fizinių ir technologinių mokslų centrą, kurio infrastruktūra koncentruojama "Saulėtekio slėnyje".

2010 m. birželį Lietuvos Respublikos Vyriausybės nutarimu Jungtinio gyvybės mokslų centro plėtra perkelta į "Saulėtekio slėnį". Centro, finansuojamo Europos Sąjungos struktūrinių fondų ir valstybės biudžeto lėšomis, kurėjai - Vilniaus universitetas (VU), Vilniaus Gedimino technikos universitetas, Biotechnologijos, Biochemijos ir VU Onkologijos institutai.

2011 m. kovą "Saulėtekio slėnyje" įkurtas Vilniaus Gedimino technikos universiteto Civilinės inžinerijos centras, kuris jungia 8 naujai įkurtas laboratorijas - statybos konstrukcijų, statybinių medžiagų, pastato energetikos ir mikroklimato sistemų, kelių technologijų, geodezijos, aplinkos technologijų, geotechnikos lauko eksperimentinių tyrimų ir gruntų fizinių ir mechaninių savybių tyrimo laboratorijas.

2012 m. lapkritį pasirašyta 100-oji "Saulėtekio slėnio" mokslo ir technologijų parko paslaugų teikimo sutartis. 2012 m. gruodį parke veikė 67 įmonės, dirbo 480 žmonių.

2013 m. vasarį duris atvėrė daugiau nei 13 tūkst. kv. m ploto Vilniaus universiteto bibliotekos Nacionalinis atviros prieigos mokslinės komunikacijos ir informacijos centras (MKIC).