A localidade remonta ao século XVIII, época da disputas territoriais entre lusos e espanhóis. Os primeiros habitantes europeus datam da década de 1780 e eram sesmeiros. Isto é, em geral, pessoas que recebiam da Coroa Portuguesa, como retribuição aos serviços prestados, lotes de terra. Na região de Pelotas isto foi muito comum e, no Capão do Leão, acusa-se a existência de três sesmarias dessa época: Sant'ana, São Thomé e Pavão.
Durante o século XIX, a localidade converteu-se num importante paradouro de tropeiros que traziam gado da Campanha para as charqueadas pelotenses. Em 1893, Capão do Leão foi elevado à condição de distrito de Pelotas(quarto). Com o início das obras para a construção dos molhes da barra do porto de Rio Grande, no início do século XX, Capão do Leão contribui muito com este projeto. Dado que era (e é) uma das principais reservas de granito do estado.
Pois bem, retirou-se grande quantidade de blocos de pedra de granito de Capão do Leão nessa época, o que trouxe certo desenvolvimento à vila (que já datava da década de 1880), com a migração de vários operários que vieram trabalhar nas minas. Um dos aspectos importantes desse processo foi a instalação da Compagnie du Port du Rio Grande du Sud, em 1909.
Durante o século XX, mais e mais migrações contribuíram para o aumento da vila, bem como o surgimento do bairro Jardim América, nos anos 50.
Em agosto de 1963, houvera uma primeira tentativa emancipacionista que, entretanto, foi anulada na justiça. Somente em 03 de maio de 1982 a emancipação tornou-se uma realidade.
Posteriormente, elegeu-se o primeiro prefeito (Elberto Madruga) e a primeira câmara de vereadores. O atual prefeito é o Sr. Vilmar Schmitt (PDT).