Kõige esimesed meile teadaolevad andmed lastehoiust Otepääl pärinevad 1931. aasta “Eesti Naise” artiklist pealkirjaga “Otepää lasteaed”, kus autor M. Haas toob esile järgneva: “Otepää mägisel pinnal, suure metsa serval, asub avar ja rõõmsailmeline Otepää Haridusseltsi koolimaja. Suvel on osa koolimaja ruume, saal ja kaks klassituba, lasteaia kasutada. Koolimaja on piiratud avara ja õhuküllase aiaga. Paar sammu aiast välja astudes jõuame ilusasse metsa, kus on rohkesti lilli ja marju, sügisel aga palju pähklaid.”
1944. aastal alustas Otepää Lasteaed tööd aadressil Veski tn 15 (praegune Virulombi tn). Aasta-aastalt laste arv kasvas ja seetõttu tekkis vajadus ehitada uus lasteaed. 1971. aastal hakati rajama uue lasteaiahoone vundamenti Pühajärve teel.
Esimesel märtsil 1973 avati pidulikult vastvalminud lasteaiahoone aadressil Pühajärve tee 22. Seal alustas tegevust Otepää Linna Lastepäevakodu, mille juhatajaks sai Vaike Unt. Vastavalt arhiivi andmetele oli töötajate nimekirjas 33 inimest.
1975. aastal ehk kaks aastat pärast avamist oli lasteaias juba üle 160 lapse, kes jagunesid kuue rühma vahel.
Kui lasteaed sai 20aastaseks otsustati nime leidmiseks korraldada konkurss. Maret Teder pakkus välja nime Pähklike. Kuna see oli paljudele meeltmööda, saigi Otepää Linna Lastepäevakodust Otepää Linna Lastepäevakodu Pähklike.
Seoses sündivuse vähenemise ja 6 aastaste laste kooliminekuga jätkas lasteaed 1985. aastal tööd 5 rühmalisena. Vabaks jäänud rühmas alustas tööd esimene klass. Alates 1999. aasta sügisest kolis esimene klass koolimajja ja vabaks jäänud ruumides hakkas kaks korda nädalas tegutsema koduste laste mängurühm.
Kui Otepää linn ja Pühajärve vald Otepää vallaks ühinesid, nimetati 2000. aasta jaanuarist Otepää Linna Lastepäevakodu Pähklike ümber Otepää Lasteaiaks Pähklike.
Tänaseks päevaks on lasteaiast saanud Otepää Lasteaia Pähklikese maja, mille kuues rühmas on ruumi 112 lapsele.

Lasteaia tegevust on aastate jooksul juhtinud kuus juhatajat.
1970–1986 Vaike Unt (alustas vanas lasteaia majas)
1986–1990 Kirsti Lambot
1991–1999 Maive Pulles
1995–1999 Marju Medar
1999–2004 Maarika Vähi
2004–2011 Pille Villems
Alates 2012. aastast on Otepää Lasteaia direktor Marju Ilistom.