Oboru založil v roce 1534 císař Ferdinand. V roce 1547 nastoupil na post místodržícího v českém království Ferdinand II. Tyrolský a zůstal jím až do roku 1567. O dvě desítky let později, konkrétně v červnu roku 1555 byl položen základní kámen letohrádku Hvězda. Ferdinand II. sám dokonce tehdy stavbu navrhl. V roce 1780 po inspekční cestě císaře Josefa II. Je letohrádek přeměněn ve sklad střelného prachu. Lidé mohli oboru navštěvovat až po císařově smrti - v roce 1790. Tehdejší vojenské opevnění letohrádku bylo odstraněno až po zrušení prachárny v roce 1874.
Po roce 1918 zajišťovala správu obory Správa Pražského hradu. V roce 1988 byla obora vyhlášena přírodní památkou, její údržbu provádí městská organizace Lesy hlavního města Prahy. V letohrádku je stálá expozice Památníku národního písemnictví věnovaná Ferdinandu II. Tyrolskému.
V roce 1757 v oboře tábořila pruská vojska Fridricha II., která zdevastovala tehdejší dubový porost. Poté byl les obnovován tak, že se jednotlivé žaludy sázely do země. Nejstarší stromy pocházejí tedy z této doby.
U letohrádku se na velkém prostranství spojují tři široké promenádní cesty, které vedou od hlavní vstupní brány nazývané Pražská nebo také Břevnovská, další od brány Libocké a poslední od brány Bělohorské. Podél cest je dostatečné množství laviček k posezení.
V oboře jsou také dětská hřiště a dvě pikniková místa, na nichž je možné i grilovat. Jedno je poblíž Libocké brány, druhé u Ruzyňské brány. Tam je také rybník, nazývaný Ve Hvězdě. Obnoven byl v letech 2004-2005 včetně krátké dřevěné stezky vedoucí k tamnímu mokřadu. Rybník napájí potok Světluška.
Obora je také ideálním místem pro ranní nebo večerní běh. Dá se tu běhat rovně po širokých písčitých cestách, nebo si vybrat okruh v délce přibližně 3700 metrů, který většinou kopíruje obvodovou zeď. To, že letohrádek stojí na kopci cestou od Vypichu ani nepoznáte, ale na této běžecké trase ano. Na celém okruhu seběhnete ale i vyběhnete téměř výšku vyhlídkové plošiny Petřínské rozhledny, tedy kolem 55 metrů.