Город областного подчинения, образует одноимённый городской округ как единственный населённый пункт в его составе.

В архиве Чудова монастыря была обнаружена дарственная грамота некоей инокини Марфы, в которой говорилось о «селе Лыткорине». Специалисты датировали грамоту 1429 годом.
В XV—XVII веках село Лыткарино принадлежало московскому Чудову монастырю.
С начала XVIII до середины XIX века — владение воспитателя Петра I Никиты Зотова и его потомков.
Развитию Лыткарина способствовала добыча белого камня в карьере к северу от него и в близлежащем селе Мячково. Работа в каменоломнях являлась основным занятием жителей Лыткарина и окрестных деревень. К концу XIX века в окрестностях Лыткарина было 5 каменоломен.
С 1852 и до 1872 года усадьба Лыткарино принадлежала Елизавете Николаевне Зотовой, жене А. И. Чернышёва, а после её смерти — младшей дочери Марии Александровне Чернышёвой.
В 1890—1917 годах она принадлежала князьям Барятинским.

В 1934—1935 годах около села построен завод зеркальных отражателей (с 1939 — Лыткаринский завод оптического стекла (ЛЗОС), для которого в Волкушинском карьере началась добыча кварцевого песка. Вокруг завода в 1935—1940 гг. были построены двухэтажные кирпичные «финские» дома с деревянными балконами. По мере роста посёлка в его черту входят село Петровское, деревни Усадки и Тураево. Летом 1956 года открыт автовокзал, построены три квартала одно- и двухэтажных домов, баня, столовая. В 1936 году проложена мощёная дорога из Лыткарина до Рязанского шоссе (ныне — Лыткаринское шоссе), в 1937 году открыт клуб «Луч».
В 1939 году Лыткарино получает статус посёлка городского типа.
В 1947 году открыта грузовая железнодорожная ветка. В середине 1950-х годов в посёлок пришёл автобусный маршрут № 93 от Лыткарино до Таганской площади Москвы.

В 1957 году Лыткарино присвоен статус города районного подчинения.
Центр города получает правильную планировку и застраивается четырёх- и пятиэтажными домами. В 1961 году открыт дворец культуры «Мир». В 1960-е годы в южной части города создаётся промышленная зона Тураево, где размещаются предприятия авиационной промышленности. В 1974 году прекратили добычу песка в Волкушинском карьере;его благоустроили, он заполнился водой и превратился в озеро с песчаными пляжами.
В 1975 году город перешёл из районного в областное подчинение.
Вдоль поймы реки Москвы до сих пор сохраняются деревенские дома бывшего села.

Достопримечательности

Лыткаринский карьер — помимо пляжного отдыха, привлекает любителей экстремальных видов спорта, таких как маунтинбайк. Здесь есть как трассы для новичков, так и профессиональные «горки», где проводятся соревнования среди профессионалов.
Усадьба Лыткарино:
Главный дом бывшей усадьбы Зотова, позднее князей Чернышевых 1840-х годах, перестроенный в 1880 и 1956, в нём располагается Лыткаринский историко-краеведческий музей. В настоящее время ведутся реставрационные работы. Постройка, сохранившаяся от бывшей усадьбы Лыткарино, — это дом для прислуги, «людская». Сооружена она в 1846 году помещиком, владевшим Лыткарино в первой половине XIX века. Позднее, вплоть до 1917 года, когда усадьбой владели Чернышевы, в здании размещалась школа. Деревянный, одноэтажный усадебный дом с антресолями был выстроен в стиле ампир. Его план «покоем» усложнен открытой каменной террасой со стороны паркового фасада. Здание сложной композиции, сочетающей основную прямоугольную часть и одинаковые несколько пониженные крылья. Две небольшие антресоли помещены на продольной оси здания по сторонам центрального вестибюля. Гранитная терраса со стороны западного фасада имеет две лестницы. В парке проложены пешеходные дорожки, устроены газоны и высажена газонная трава. Установлены фонари освещения, скамейки. На своем историческом месте и на подлинном постаменте восстановлены солнечные часы. К 200-летию победы России в Отечественной войне 1812 года в парке торжественно открыт памятник князю.
Деревня Лыткарино:
† Дом и лавка Горюнова — памятник регионального значения второй половины XIX — начала XX веков. В 2005 году пострадал от пожара, в ноябре 2009 года получил «охранную грамоту», а в июле 2010 года — снесён.
Усадьба Петровское (в северной части города, в бывшем селе, а ныне микрорайоне Петровском):
Никольская шатровая церковь (между 1680 и 1691) со звонницей, построенная тогдашним владельцем села — И. М. Милославским.
Петропавловская церковь (1798—1805) в стиле классицизм, построенная тогдашними владельцами села — заводчиками Демидовыми.
Главный дом бывшей усадьбы Демидовых, Чернышевых, Барятинских (конец XVIII — начало XIX веков, перестроен после пожара в 1959).
Приусадебный террасно-ландшафтный парк. В настоящее время находится в удовлетворительном состоянии.
Из Петровского открывается вид на шатровую Преображенскую церковь села Остров, расположенную на противоположном берегу реки Москвы.
Бывшая деревня Тураево (в южной части города):
Церковь Рождества Пресвятой Богородицы (1905—1907, принадлежит общине старообрядцев Белокриницкого согласия).