Der Stadtteil Dünnwald im Bezirk Mülheim wurde entweder nach dem Fluss Dhünn oder nach der Rhein-Düne benannt.
Als Jahr der Ortsgründung gilt 1122, als das 1117 erbaute Kloster vom Erzbischof von Köln die Pfarrgerechtsame erhielt. Während des Truchsessischen Krieges im Jahr 1583 wurde der Stadtteil niedergebrannt und auch der Dreißigjährige Krieg zerstörte große Teile Dünnwalds. Im Zuge der Industrialisierung wurde 1878 in Dünnwald eine Fabrik gebaut, die Berliner Blau, Soda und Salmia produzierte. Um 1900 entstand hier eine sehr bekannte Tradition des Pfingstsingens, auch „Dünnwälder Pengsjonge“ genannt. Am Pfingstsamstag zog dabei eine Gruppe von Kindern und Jugendlichen von Haus zu Haus und trug Lieder vor, wofür sie Süßigkeiten oder kleinere Geldbeträge erhielt. Nach einer Pause von 20 Jahren wurde die Tradition im Jahr 1985 durch den Männerchor des Pfarr-Cäcilien-Vereins wiederbelebt.
Bekannt ist außerdem das Gut Klosterhof sowie die St.-Nikolaus-Kirche, die im 12. Jahrhundert erbaut wurde und die größte Kirche im rechtsrheinischen Köln ist. Sehenswert sind vor allem die gotischen Wandmalereien und ein Altarbild aus dem 16. Jahrhundert.
Zwischen Köln Dünnwald und Leverkusen-Schlebusch befindet sich das Naturschutzgebiet „Am Hornpottweg“, das auch „Hornpott-Kiesgrube“ genannt wird und eines der wichtigsten Biotope der Domstadt ist.
Ebenfalls in diesem Stadtteil ist das ehemalige Rittergut Haus Haan zu finden, das zwischen 1984 und 1986 zu einer luxuriösen Eigentumsanlage umfunktioniert wurde.