До 2012 года Сосенское сельское поселение входило в состав Ленинского района Московской области. С 1 июля 2012 года вступило в силу Соглашение об изменении границы между субъектами Российской Федерации городом Москвой и Московской областью от 29 ноября 2011 года. К Москве отошли 2 городских округа и 19 городских и сельских поселений на юго-западе Московской области. В том числе и Сосенское сельское поселение.

Флаг сельского поселения Сосенское утвержден решением Совета депутатов сельского поселения Сосенское от 16 июня 2006 года №34/8 и внесен в Государственный геральдический регистр РФ под № 2571. Описание флага:

"Флаг сельского поселения Сосенское представляет собой прямоугольное полотнище с отношением ширины к длине 2:3, состоящее из двух горизонтальных полос: жёлтой - в 3/10 полотнища и зелёной - в 7/10, несущее фигуры герба сельского поселения: на жёлтой полосе малиновый крест с узорными концами и голубые языки пламени; на зелёной - белого единорога с жёлтыми рогом, глазом и копытами, в окружении восьми белых сосновых лап".

Обоснование символики флага сельского поселения Сосенское.
Флаг сельского поселения Сосенское создан на основе герба.
Сосенское расположено на юго-западе Московской области между Калужским и Киевским шоссе.
Название поселения происходит от названия протекающей по его территории речки Сосенка. Та, в свою очередь, получила свое имя от сосновых лесов, произраставших на ее берегах, поэтому сосновые ветки говорят о названии поселения, делая композицию флага гласной.
На территории поселения расположены на территории сельского поселения предприятия газового хозяйства, такие как "Мострансгаз", "Межрегионгаз" символически отраженные на флаге голубыми языками газового пламени.
В течении нескольких столетий часть Сосенских земель принадлежали видным государственным деятелям - графам Шуваловым, об этом на флаге напоминает изображение единорога - фигуры из герба графов. В геральдике единорог символ чистоты, доверия, смелости, духовности и возвышенности.
Зелень - символ весны, радости, плодородия, надежды, возрождения и здоровья;
Белый цвет (серебро) - символ веры, простоты, благородства, и взаимного сотрудничества;
Жёлтый цвет (золото) - символ прочности, великодушия, богатства и солнечного света;
Малиновый цвет (геральдический пурпур) - символизирует власть, славу, почет, величие, мощь, благородство происхождения, древность.
Голубой цвет - символ возвышенных устремлений, искренности и преданности.
Авторская группа:
идея флага: Константин Моченов (Химки);
художник и компьютерный дизайн: Оксана Афанасьева (Москва);
обоснование символики: Вячеслав Мишин (Химки), Кирилл Переходенко (Конаково).

По материалам сайта "Союза геральдистов России"

Решением Совета депутатов поселения Сосенское от 16 августа 2018 года № 93/1 "Об официальных символах (гербе и флаге) поселения Сосенское в городе Москве" существующий флаг Сосенского СП Московской области переутверждён для поселения Сосенского в городе Москве.

"Флаг поселения Сосенское представляет собой прямоугольное полотнище с отношением ширины к длине 2:3 разделенное по горизонтали на две полосы - желтую и зеленую. На желтой полосе между двумя синими языками газового пламени изображен православный крест малинового цвета. На зеленой полосе изображены единорог белого цвета с желтым рогом и копытами, а так же восемь веток сосны белого цвета".

По информации В. Пермякова