Fatih Sultan Mehmet döneminde Osmanlı donanmasının başında bulunan Kaptan-ı Derya Baltacıoğlu Süleyman Bey, İstanbul'un fethine çok büyük katkı sağlayan gemileri burada hazırladı. Buradan Beşiktaş'a gönderilen gemiler, karadan Haliç'e yürütüldü. O günden sonra bölge, 'Baltalimanı' adıyla anılmaya başladı.
Evliya Çelebi, 17. yüzyılda Baltalimanı'nın bağları, bahçeleri ve konakları ile Boğaziçi'nin en güzel semtlerinden biri olduğunu belirtir.
18. yüzyıl sonlarına kadar Müslümanların yaşadığı Baltalimanı'na, 1798'de padişah emri ile bazı Ermeni ve Rum ailelerin yerleşmesine izin verilir.
Baltalimanı, o tarihlerde, sahilden Levent Çiftliği'ne kadar uzanan bir mesire yeri olarak bilinir. 19. yüzyılda İstanbul'un varlıklı aileleri Baltalimanı'nda, kıyı şeridi boyunca yalılar ve köşkler yaptırır. Reşit Paşa zamanında yazlık olarak kullanılan ve av köşkünün kurulduğu Baltalimanı, Lale Devri'nde yurtdışından gelen misafirlerin ağırlandığı bir semt olur. O zamanlarda "av köşkü" olarak kullanılan yapı, günümüzde Baltalimanı Kemik Hastalıkları Eğitim ve Araştırma Hastanesi olarak hizmet vermektedir.
Hastane bahçesindeki anıt ağaçlar ve "Japon Bahçesi" Baltalimanı'na ayrı bir güzellik katmaktadır. Rumeli Hisarı, Fatih Sultan Mehmet, reşitpaşa ve Emirhan Mahallelerine komşu olan Baltalimanı'nın 2018 yılı verilerine göre nüfusu 5 bin 122'dir. Semt ile aynı isimle anılan Baltalimanı Deresi, Ayazağa tarafındaki tepelerden çıkarak vadi boyunca yol alır ve boğaza dökülür