Nazwa Wartogłowiec po raz pierwszy pojawiła się pisemnie w 1596 r. i dotyczyła stawu położonego nad Tyskim Potokiem. Badania archeologiczne potwierdziły wcześniejsze osadnictwo, jednak dopiero na przełomie XVII i XVIII w. powstała tutaj osada chałupnicza (jedna z wielu), będąca przysiółkiem ówczesnej wsi Tychy. Rozrastające się w okolicach folwarki pańskie potrzebowały coraz więcej rąk do pracy. Dla nowych pracowników budowano na koszt dziedzica chałupy pod lasem lub na karczowiskach w pobliżu wsi. W połowie XVIII w. w Wartogłowcu było już ponad 20 chałup, a 100 lat później, ponad 500 mieszkańców i szkoła.
Kiedy w 1951 r. Tychy zostały miastem, sukcesywnie włączano w jego granice okoliczne wioski i przysiółki. W ten sposób Wartogłowiec stał się jedną z dzielnic. W 1964 r. otwarty został wartogłowski cmentarz komunalny. Dziś jest jednym z największych cmentarzy w regionie, a liczba pochówków dawno już przekroczyła 20 tysięcy. Wśród najbardziej odwiedzanych jest grób Ryśka Riedla .
Niedaleko bramy znajduje się kwatera licealistów z „Kruczka” (Liceum im. Kruczkowskiego w Tychach), którzy zginęli w lawinie pod Rysami. Lawina zeszła 28 stycznia 2003 r. – trzy osoby zostały przysypane (jedna z nich nie odniosła większych obrażeń, druga zginęła na miejscu, trzecia zmarła w szpitalu), sześcioro zostało wepchniętych pod taflę zamarzniętego Czarnego Stawu. Ciało ostatniej ofiary wyłowiono dopiero 17 czerwca. Pochowani są obok siebie w takiej kolejności, w jakiej ich odnajdywano.