Теплостанский проезд соединяет улицу академика Варги с Ленинским проспектом.

Возникновение проезда связано с образованием в 1910-е годы Ново-Дмитриевского посёлка, состоящего из нескольких хуторов. В посёлок вела дорога, продолжавшая главную улицу села Тропарёво.

В конце 1930-х годов между Ново-Дмитровским посёлком и Тропарёвым прошло Киевское шоссе (ныне — Ленинский проспект). В начале 1970-х годов почти все дома посёлка снесены. В оставшемся доме после перестройки располагается Тропарёвское лесничество. Сохранился также яблоневый сад. В

1972—1973 годах, при застройке 8-го микрорайона Тёплого Стана и прокладке кольцевой улицы Академика Варги значение проезда увеличилось. В сентябре 1976 года по проезду провели автобусный маршрут.

В начале 1980-х годов в проезде построен секретный объект, называемый «Архивно-библиотечный центр». Вскоре после этого проезд был заметно облагорожен: улучшено асфальтовое покрытие, устроено освещение, проложен тротуар по всей длине проезда (правда, только с одной стороны).

С проезда есть непонятный въезд в Тропаревский парк (видны какие-то избушки), В начале проезда с правой стороны расположена бензоколонка. Левый поворот на Ленинский проспект отсутствует, для разворота приходится ехать до развязки у гостиницы «Салют»