Tallinna Suur-Pae Lasteaed avati 1982. aasta märtsikuus. Lasteaia hoone on ehitatud 12-rühmalisena Tallinna uues elamurajoonis Lasnamäel. 1982-1999 aastatel kandis lasteaed nime „Lastepäevakodu nr 157“. Aastatel 1997 - 2013 töötas lasteaed Tallinna Haridusameti hallatava 6-rühmalise munitsipaalasutusena ja pool majast oli pikka aega renditud Eesti-Ameerika Ärikolledžile.

Tallinna Suur-Pae Lasteaed on teinud pikalt süvendatud tööd laste ja personali integreerimisel Eesti ühiskonda läbi lõimumisprojektide koostöös sõpruslasteaedadega. Alates 1999. aastast toimub lasteaias eesti keele õpetamine lastele alates 3. eluaastast eraldi keeletegevuste kaudu (eesti keel kui teine keel). 2014. aastal liitus Tallinna Suur-Pae Lasteaed Haridus- ja Noorteamet (tollel ajal Innove) keelekümblusprogrammiga, mille tulemusena avati järgnevatel aastatel lasteaias järjepanu keelekümblusrühmasid. Rakendati keelekümbluslik lähenemist, mis annab muu kodukeelega lastele võimaluse õppida teist keelt läbi tegevuse (näiteks mängu), viibides võõrkeelses keelekeskkonnas. 1. septembril 2018 aastal liitus Tallinna Suur-Pae Lasteaed Haridus- ja Teadusministeeriumi pilootprojektiga „Professionaalne eestikeelne õpetaja vene õppekeelega rühmas“. Algas aktiivne integreerumine Eesti ühiskonda - projektiga liitusid mitmed rühmad lasteaias, mis tähendas süvendatud eesti keele õpet. Alates 1. septembrist 2024. aastal toimub kõikides lasteaia rühmades õppe- ja kasvatustegevus eesti keeles.

Lasteaias asub Tallinna ja Harjumaa eesti keele kui teise keele metoodikakeskus, kus pakutakse piirkonna lasteasutuste eesti keele kui teise keele õpetajatele koostöövõimalusi, õppematerjale ja mänge keeleliste oskuste arendamiseks ning korraldatakse praktilisi seminare ja töötubasid. Alates 3.06.2014 asub Tallinna Suur-Pae Lasteaias Tallinna ja Harjumaa koolieelsete lasteasutuste eesti keele kui teise keele metoodikakeskus.  Eesti keele metoodikakeskuse asukoha valik toimus Haridusministeeriumi ja SA Innove (HARNO) poolt korraldatud projektikonkursi alusel, mille võitis Tallinna Suur-Pae Lasteaed. Metoodikakeskuse eesmärk on pakkuda piirkonna lasteasutuste eesti keele kui teise keele õpetajatele koostöövõimalusi, õppematerjale, mänge keeleliste oskuste arendamiseks,  korraldada praktilisi seminare ja töötubasid.