Ein "Nicolao de Caulestorp" wird bereits 1285 genannt, als Dorf erscheint der Ort aber erst 1347 und umfasste eine Feldmark von 40 Hufen. Zum Teil gehörte Kaulsdorf Berliner Patriziern, zum Teil der Cöllner Petrikirche bzw. dem Cöllner Domstift (nach der Reformation). Seit 1624 entwickelten sich Handwerksbetriebe. Ende des 18. Jahrhunderts stellte der Chemiker Franz Carl Achard auf dem ihm gehörenden Freigut Versuche zur Zuckergewinnung aus Rüben an und errichtete 1799 seine erste Zuckerfabrik in Kunern (Schlesien). Mit der Herausbildung des industriellen Ballungszentrums Berlin nahm die Besiedlung und Bebauung der Vororte Berlins mit Landhauskolonien stark zu. Kaulsdorf gehörte, wie auch seine Nachbarorte Mahlsdorf und Biesdorf, mit denen es bald zusammenwuchs, ebenfalls dazu. Befördert wurde diese Entwicklung durch die Einrichtung einer Kaulsdorfer Haltestelle der Ostbahn von Berlin nach Küstrin. 1920 wurde Kaulsdorf in Groß-Berlin eingemeindet und kam zum Verwaltungsbezirk Lichtenberg. Bei der Bildung der neuen Stadtbezirke in Ost-Berlin kam Kaulsdorf 1979 zum Berliner Verwaltungsbezirk Marzahn und 1986 zum Verwaltungsbezirk Hellersdorf. Seit der Bezirksfusion 2001 gehört es als Ortsteil zum Bezirk Marzahn-Hellersdorf.