Tháng 11/2009, giai đoạn 1 dự án Công viên Bàu Sen gồm nạo vét lòng hồ và xây bờ kè, lan can xung quanh hồ được triển khai và hoàn thành vào đầu năm 2011.
Tuy nhiên, để có cơ sở thực hiện dự án đồng bộ về hệ thống hạ tầng kỹ thuật, cây xanh, mặt nước, khu nhà ở…thì cần phải lập điều chỉnh tổng thể quy hoạch chi tiết 1/500 khu công viên Bàu Sen.
Tháng 3/2018, Thường trực UBND tỉnh đã tổ chức cuộc họp thông qua phương án điều chỉnh quy hoạch chi tiết tỷ lệ 1/500 Công viên Bàu Sen, qua đó định hướng quy hoạch khu công viên Bàu Sen là phát triển mảng xanh đô thị công cộng cho thành phố Vũng Tàu.
Tiếp đó, vào tháng 5/2018, UBND tỉnh tổ chức cuộc họp thông qua phương án điều chỉnh quy hoạch chung thành phố Vũng Tàu, giữ nguyên tính chất khu vực công viên Bàu Sen là công viên công cộng. Trên cơ sở đó, UBND thành phố Vũng Tàu đã phối hợp với Đơn vị tư vấn chỉnh sửa, hoàn thiện 3 phương án đề xuất quy hoạch Công viên Bàu Sen như sau:
Phương án 1: cơ bản giữ nguyên theo tổng thể quy hoạch trước đây, chỉ cải tạo chỉnh trang, quy hoạch đường ven hồ.
Phương án 2: quy hoạch theo hình thức tái thiết đô thị, tức là phá bỏ hiện trạng, xây dựng mới toàn bộ dự án.
Phương án 3 (phương án chọn): theo phương án này, phần diện tích quy hoạch đất ở hiện trạng, cải tạo, chỉnh trang, đất công trình dịch vụ công cộng, thương mại, nhà ở tái định cư… được quy hoạch tại một phần mặt tiền đường Võ Thị Sáu; đoạn đối diện trường Huỳnh Khương Ninh tới đường Hoàng Hoa Thám; toàn bộ khu vực đường Hoàng Hoa Thám; một phần đường Xô Viết Nghệ Tĩnh và khu đất tại góc đường Lê Hồng Phong - Võ Thị Sáu.
Diện tích đất cây xanh mặt nước, giao thông khoảng 37,4ha (chiếm tỷ lệ khoảng 75% tổng diện tích dự án, trong đó diện tích cây xanh mặt nước là 30,8ha).
Theo báo cáo của Sở Xây dựng, cơ bản UBND thành phố Vũng Tàu đã phối hợp với đơn vị tư vấn chỉnh sửa, hoàn thiện điều chỉnh quy hoạch chi tiết tỷ lệ 1/500 Công viên Bàu Sen theo ý kiến chỉ đạo của UBND tỉnh, đủ điều kiện để báo cáo thông qua Thường trực UBND tỉnh và Ban Thường vụ Tỉnh ủy.
UBND tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu cũng đã thống nhất lựa chọn phương án 3, đồng thời đề nghị UBND thành phố Vũng Tàu tăng diện tích đất bố trí tái định cư, hạn chế thu hồi đất của người dân trong vùng dự án.