เดิมพื้นที่สถานีตำรวจนครบาลทุ่งมหาเมฆ เป็นท้องที่เดียวกันกับสถานีตำรวจนครบาลลุมพินี ต่อมาประชาชนในเขตพื้นที่รับผิดชอบได้เพิ่มมากขึ้น อาคารบ้านเรือนและสถานที่สำคัญ ๆ ได้เพิ่มมากขึ้นเช่นกัน แต่เขตพื้นที่การปกครองของสถานีตำรวจมิได้มีการเปลี่ยนแปลงแต่อย่างใด กองบัญชาการตำรวจนครบาลได้พิจารณาและแบ่งแยกเขตพื้นที่รับผิดชอบ สถานีตำรวจนครบาลลุมพินี เป็นสถานีตำรวจนครบาลลุมพินี ๑ และสถานีตำรวจนครบาลลุมพินี ๒ เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการรักษาความปลอดภัยในชีวิตและทรัพย์สินให้กับประชาชน ต่อมากรมตำรวจได้พิจารณาเห็นชอบจึงเสนอกระทรวงมหาดไทยพิจารณา และประกาศกำหนดหน่วยงานขึ้นใหม่ เมื่อวันที่ ๑ ตุลาคม ๒๕๑๐ ให้แบ่งแยกสถานีตำรวจนครบาลลุมพินี และต่อมาสถานีตำรวจนครบาลทุ่งมหาเมฆได้รับงบประมาณใหม่ในการสร้างสถานีใหม่ และได้ย้ายสถานที่ทำการจากเดิมไปตั้งอยู่ที่อาคารเลขที่ ๕๐๕ ซอยสวนพูล แขวงทุ่งมหาเมฆ เขตสาทร กรุงเทพมหานคร เมื่อวันที่ ๗ ตุลาคม ๒๕๑๖
