Cmentarz powstał na mocy carskiego ukazu z 1834 r. znoszącego także parafię rzymsko-katolicką przy Kościele św. Wawrzyńca i zmieniającego go na cerkiew p.w. Matki Boskiej Włodzimierskiej. Cmentarz po części zlokalizowano na terenach byłej Reduty Wolskiej. W 1838 r. nekropolia została poświęcona a w sierpniu 1841 r. nastąpiło jej uroczyste otwarcie. Od 1842 r. obowiązywało zarządzenie nakazujące wyznawcom prawosławia grzebanie zmarłych na pierwszym samodzielnym cmentarzu (do tej pory chowani byli na Powązkach lub na cmentarzu ewangelicko-augsburskim).

Nekropolia podzielona była na 4 kwatery – zgodnie z pozycją społeczną zmarłych. W I, przy cerkwii, chowani byli wyżsi dygnitarze cywilni, generałowie i ich rodziny, oficerowie sztabowi, duchowni, ludzie odznaczenie krzyżem św. Jerzego. W II niżsi oficerowie, urzędnicy, bogaci kupcy, w III żołnierze i mieszczanie a w IV ubodzy i zmarli w przytułkach. Z upływem czasu nekropolia była powiększana, zwiększono też liczbę kwater do 5-ciu odpowiednio modyfikując kryteria hierarchiczne. W 1903 r. na terenie cmentarza wzniesiono cerkiew p.w. św. Jana Klimaka.

Gdy wybuchła I wojna światowa (1915) duchowni prawosławni wyjechali z Warszawy zabierając całą dokumentację cerkiewno-cmentarną, która następnie zaginęła w Rosji. W 1916 r. katolicy przejęli kościół św. Wawrzyńca. W 1921 r. część cmentarza prawosławnego została odgrodzona. W 1932 r. dokonano ekshumacji zmarłych i przeniesienia nagrobków z 50-ciu mogił przy kościele katolickim, m.in. grobu i zwłok prezydenta Warszawy Sokratesa Starynkiewicza. We wrześniu 1939 r. cmentarz nie doznał poważniejszych strat.

W czasie Powstania Warszawskiego stacjonowały tu niemieckie oddziały. Na terenie cmentarza odbywały się masowe egzekucje ludności cywilnej Woli. Obok cerkwii rozstrzelano 60 osób, na cmentarzu spalono 1500 zwłok okolicznych mieszkańców. W dniu 5 sierpnia 1944 r. Niemcy zamordowali tu około 100 dzieci i personelu z pobliskiego prawosławnego sierocińca. Po odbudowie nekropolii ze zniszczeń wojennych północna część udostępniona została na pochówki katolickie. Ponadto na cmentarzu spoczęli Gruzini, Ukraińcy, Tatarzy, Cyganie, żołnierze ukraińskiej armii atamana Petlury, starowiercy, Ormianie, żołnierze Armii Czerwonej polegli w czasie II wojny światowej i budowniczowie Pałacu Kultury i Nauki.

Obecnie cmentarz zajmuje obszar ok. 18 ha. W 1965 r. wpisany został do rejestru zabytków. Na nagrobkach, oprócz cyrylicy, można znaleźć napisy w ozdobnej głagolicy (najstarszy alfabet słowiański, służący do zapisywania języka staro-cerkiewno-słowiańskiego). Nekropolia ta ustępuje popularnością Powązkom, ale również ma swój niepowtarzalny klimat i przyciąga tajemniczością. Dużo tu mogił z typowymi orientalnymi zdobieniami, a także oryginalnych grobowców zwieńczonych cerkiewnymi kopułami. Na uwagę zasługują epitafia nagrobne (Przechodniu, nie pysznij się i nie gardź naszymi prochami, albowiem my jesteśmy w domu a ty tylko gościem naszym…).

Od kilku lat w Dzień Wszystkich Świętych na cmentarzu prawosławnym odbywa się wspólna ekumeniczna procesja prawosławnych i katolików. Poprzedza ją nabożeństwo w intencji wszystkich spoczywających tam zmarłych, odprawiane przez kapłanów obu obrządków. Na cmentarzu prawosławnym spoczywają m. in.: zmarli z rodziny Gudzowatych, ks. prof. Jerzy Klinger (teolog prawosławny), Rudolf Kwiek (król Cyganów), Siergiej Muchanow (prezes Dyrekcji Warszawskich Teatrów Rządowych), gen. Alksandr Puzyrewski (historyk wojskowości), Sokrates Starynkiewicz (prezydent Warszawy).