Сельское поселение Внуковское располагается в живописной местности, которая имеет богатые исторические традиции. На территории поселения находится часть знаменитого с советских времен писательского поселка Переделкино, населенного пункта, не имеющего подобных в мире. Переделкино начали строить в 1934 году по личному распоряжению Сталина, а предшествовала этому распоряжению просьба А. М. Горького. Для строительства поселка выбрали участок леса между Измалковом и Лукином на речке Сетуни и ее притоке Переделке. В Переделкино в разное время жили и работали такие знаменитые советские литераторы как лауреат Нобелевской премии Борис Пастернак, детский писатель Корней Чуковский, поэт и бард Булат Окуджава, поэтесса Белла Ахмадулина и многие, многие другие.

В старинной деревне Изварино, также расположенной на территории Внуковского поселения, во второй половине 17 века была построена церковь Илии Пророка. История этого села тесно связана с царем Федором Алексеевичем и его воспитателем Федором Куракиным. Первое упоминание об этой местности встречается в летописях времен Ивана Грозного. Исследователи допускают, что у ныне существующего храма был предшественник, построенный в 16 веке. Во второй половине 18 века в Изварино существовало две церкви: каменная Никольская и деревянная Ильинская, построенная на средства князя А.А. Черкасова.

В начале 20 века обветшавший Ильинский храм было решено снести, и на его месте построить новое каменное здание. Этим делом занялись московские купцы Абрикосов, Корзинкин и Таумберг. На свои средства они решили построить трехпрестольный храм с приделами в честь Казанской иконы Божией Матери и святого Николая. Проект здания церкви разработали архитекторы Н. Садовников и Д. Шнаубер. Новая каменная Ильинская церковь была достроена в 1905 году, а в 1918 году ее закрыли. Возобновились богослужения в этом храме в 1943 году, а в 1946 году Ильинскую церковь снова закрыли. В 1990 году храм передали верующим, и в скором времени он был восстановлен и освящен.

В качестве самостоятельного муниципального образования Внуковское известно с 2005 года. Оно вошло в состав Ленинского муниципального района Московской области. Поселение Внуковское включало в себя 15 населённых пунктов позднее упразднённого Внуковского сельского округа.

1 июля 2012 года в ходе реализации проекта по расширению границ Москвы, поселение Внуковское вошло в состав Новомосковского административного округа Москвы.