Breitensee liegt im Nordosten des Gemeindebezirks. Der Bezirksteil wird durch die Hütteldorfer Straße im Süden, die Hernstorferstraße, die Stauffergasse und den Baumgartner Friedhof im Westen, den Flötzersteig im Norden und die Steinbruchstraße und die Schanzstraße im Nordosten begrenzt. Nördlich von Breitensee liegt Ottakring, östlich Rudolfsheim, südlich der Bezirksteil Penzing, westlich der Bezirksteil Baumgarten und nordwestlich der Bezirksteil Hütteldorf. Die Katastralgemeinde Breitensee erstreckt sich über eine Fläche von 173,82 Hektar, wovon ein Hektar im Gebiet des 16. Gemeindebezirks Ottakring liegt.
Breitensee wurde in einer Urkunde erstmals 1195 als „Prantensee“ erwähnt. Das Wort Pranten bedeutet so viel wie Brandrodung. Der Name Breitensee könnte sich aber auch auf einen Teich namens Angerteich zurückführen lassen, welcher auch 1828 noch so groß war, dass ein Fiaker während der Reinigung seiner Kutsche beinahe ertrunken wäre. Doch im Laufe der Zeit verkam der Teich zum Tümpel und wurde 1873 schließlich trockengelegt. Zur Erinnerung an den damaligen Teich, steht in Breitensee noch ein Brunnen.
Nach der Gründung einer Siedlung wurde hauptsächlich Feldwirtschaft betrieben, später entwickelte sich Breitensee zu einem bedeutenden Weinbauort. 1673 wurde Breitensee im Unterösterreichischen Land-Kompaß in die Reihe der besten Weinbauorte eingereiht. Die Bewohner waren großteils Bauern und Handwerker. Breitensee wurde jedoch durch die Türkenbelagerung und die Pest sehr in Mitleidenschaft gezogen. Um 1700 erwarb Graf Johann Ferdinand von Kuefstein die Herrschaft Breitensee. 1726/36 wurde die Breitenseer Schlosskapelle errichtet, die ab 1740 für die Öffentlichkeit zugänglich gemacht wurde. 1740-1772 besaß Johann Michael Kienmayer die Herrschaft Breitensee.
1874 fuhr erstmals die Pferdetramway vom Linienwall bis nach Breitensee. 12 Jahre später wurde diese auf Dampf umgestellt und schließlich 1903 elektrifiziert. 1905 wurde in der Hütteldorfer Straße 112 das Straßenbahndepot Remise Breitensee errichtet und bis 2006 betrieben. Nach dem Abbruch 2008/2009 wird das Areal als Karree Breitensee neu bebaut.
Breitensee wurde am 1. Jänner 1892 als Teil des neuen 13. Bezirkes Hietzing nach Wien eingemeindet. Penzing, Breitensee, Baumgarten, Hütteldorf sowie Hietzing, Ober- und Unter St. Veit, Hacking, Lainz, Speising und Schönbrunn bildeten nun den 13. Wiener Gemeindebezirk.
Nach dem Anschluss Österreichs an das Dritte Reich im Jahr 1938 wurde der Ort als Teil des neugeschaffenen Groß-Wiens in den neuen 14. Bezirk Penzing eingegliedert. Der 14. Bezirk umfasst nun die ehemaligen Vororte Baumgarten, Breitensee, Hütteldorf und Penzing sowie die neu zu Wien gekommenen Randgemeinden Hadersdorf-Weidlingau und Purkersdorf. Auch nach dem Zweiten Weltkrieg verblieb der Bezirksteil Breitensee bei Penzing.
1987 wurde die Schnellbahnstation Breitensee der Vorortelinie (S 45) von Wien Hütteldorf bis Wien Heiligenstadt (später bis Station Handelskai) wiedereröffnet. Mit der Verlängerung der U-Bahnlinie U3 nach Wien Ottakring im Jahr 1998 wurde auch Breitensee mit der Station Hütteldorfer Straße an das Wiener U-Bahn-Netz angebunden.
Einer der bedeutendsten Breitenseer war H. C. Artmann (1921-2000), Schriftsteller und Mitbegründer der „Wiener Gruppe“. Er veröffentlichte 1958 den Dialekt-Gedichtband med ana schwoazzn dintn. gedichta r aus bradnse („Mit einer schwarzen Tinte. Gedichte aus Breitensee.“), der ihn berühmt machte und die Gattung des Wiener Mundart-Gedichtes begründete. Er wuchs in der Kienmayergasse auf, wo seine Mutter mit ihrem Lebensgefährten eine Schusterwerkstätte betrieb. Der H. C. Artmann-Park in Penzing (Schützplatz) erinnert an ihn.
Die Schauspielerin Hilde Sochor (* 1924), Doyenne das Wiener Volkstheaters und u. a. durch die TV-Serie Kaisermühlen-Blues bekannt, kommt ebenfalls aus Breitensee. Sie wuchs in der Breitenseerstraße 8 auf. Das Haus erbaute ihr Urgroßvater, der Architekt und Baumeister Ludwig Zatzka (1857-1925), der zahlreiche Bauvorhaben in Breitensee realisierte, etwa die Pfarrkirche St. Laurentius. Zatzka war 1889-1891 auch Gemeinderat für die christlich-soziale Partei in der damals noch nicht zu Wien gehörenden Gemeinde Breitensee und später enger Mitarbeiter Bürgermeister Karl Lueger. Er hatte großen Einfluss auf die kommunalen Bauvorhaben dieser Zeit, wie die Hochquellenwasserleitung, das Lainzer Versorgungsheim und die Wiener Gas- und E-Werke. Aufgrund seiner Verdienste wurde eine Parkanlage (Hütteldorferstraße/Kendlerstraße) nach ihm benannt. Neben seiner Tätigkeit als Baumeister und Politiker war Zatzka auch ein bedeutender Kunstsammler. Als er in den Notzeiten nach dem Ersten Weltkrieg einen Großteil seiner Sammlung verkaufen wollte, wurde er das Opfer von Betrügern. Sein Bruder war der ebenfalls aus Breitensee stammende Maler Hans Zatzka (1859-1945). Dieser schuf u. a. das Hochaltarbild für die Breitenseer Kirche und das Deckenfresko im Kurhaus Baden bei Wien. Beider Vater Bartholomäus Zatzka (Fa. Bartholomäus Zatzka u. Söhne) hatte es im 19. Jahrhundert in Breitensee vom Maurermeister zum angesehenen Stadtbaumeister gebracht.
Pepi Matauschek (1925-2000) war ein berühmter Wienerlied-Sänger und Akkordeonspieler, der im Gasthaus Matauschek (Breitenseer Straße 14) auftrat. Sein Onkel Hans Matauschek hatte ab 1910 im Wirtshaus seiner Eltern in Breitensee eine Wiege des Wienerlieds geschaffen. Der junge Pepi hatte dadurch Zugang zu den Größen des Wienerlieds und durfte sie auch bald selbst auf der Harmonika begleiten. In seinem Repertoire standen u.a. So hab´n ma´s in Breitensee gern (von Ferry Wunsch, mit dem Refrain I hab den Himmel in der Näh', weil i bin z'haus in Bratensee.) und das Breitenseer Lied. Er war ab 1983 ständiger Begleiter seiner Schwägerin, der Dudlerin Trude Mally, die oft in Breitensee zu Gast war, aber auch von Luise Wagner und Poldi Debljak. Der Film Orvuse on Oanwe - Die letzten Dudlerinnen Wiens von Christina Zurbrügg und Michael Hudecek porträtiert diese Wiener Volkssänger.
Der österreichische Entertainer Bobby Lugano, u. a. durch das ORF-Kinderabendprogramm Betthupferl bekannt, hatte bis zu seinem Tod ein kleines Café in Breitensee auf der Hütteldorfer Straße.
