La première mairie de Vélizy date de 1887. La deuxième a été inaugurée le 25 septembre 1932 : c’est une maison en pierre meulière, briquettes et frise au dernier étage. Cette dernière (en face de la première) a été reconvertie en bureau de poste, puis en bureau de police.

L’actuelle mairie de Vélizy-Villacoublay a été inaugurée en 1974, à l’emplacement de l’école Madame René Coty et de la première mairie. Sa construction par l’architecte Alain Gillot, s’inscrit dans un plan d’urbanisme lancé par le maire Robert Wagner, pour faire face aux nouveaux besoins de la ville après-guerre, notamment à l’accroissement de la population.
Une extension a été réalisée par l’architecte de la ville Maria Laera, avec le consentement d’Alain Gillot. Par ailleurs, elle a réalisé une verrière centrale à l’intérieur du bâtiment, qui était alors découvert.