Биржевая линия была проложена в первой трети XVIII века. Первоначально здесь был прорыт канал, засыпанный в середине этого же столетия.
На нечётной стороне линии по проекту архитектора Д. А. Трезини в 1722-1735 годах было построено здание Гостиного двора. Его помещения использовались как склад торгового порта, размещавшегося в это время рядом - в начальной части набережной Макарова. Там же располагалась и портовая биржа, которая в последствии дала название магистрали. Чётная сторона Биржевой линии в XVIII века принадлежала усадьбе Меншикова, а затем - разместившемуся в усадьбе Кадетскому корпусу. В 1790-х годах Кадетский корпус начал распродавать здесь участки для частной застройки.
На части планов 1790-х годов магистраль называлась Коллежской линией, а в 1836 году она получила существующее сейчас название - Биржевая. Это имя она носила неофициально ещё в XVIII веке.
В первой четверти XIX века территорию участка дома №16/2 занял двухэтажный каменный складской комплекс, в котором с 1824 года часть помещений снимал П. Е. Елисеев, родоначальник известной купеческой династии. В 1860-х годах году по проекту архитектора А. К. Бруни для купца А. Бирюкова был построен дом №8. Тогда же дома №12, 14 и 16/2 приобрела семья купцов Елисеевых, для которых здания в разные годы реконструировали архитекторы А. К. Бруни, Н. П. Гребёнка и Г. В. Барановский.
На пожертвованном княгиней З. Н. Юсуповой участке в 1900 году по проекту И. Н. Коковцева был построен дом №6 - столовая Петербургского Университета. В начале XX века дворовые флигели дома №8 занимала фабрика пуха и пера Товарищества братьев Горшковых. С ней соседствовала шоколадная фабрика во дворе дома №14.
В 1910-1920-х годах на месте западного корпуса Гостиного двора построили корпус здания Министерства торговли и промышленности (№3/8) и здание библиотеки Академии Наук (№1). В 1920-х годах дома №2, 4 и 8-16 были переданы только что созданному Государственному Оптическому Институту (ГОИ). Здесь находились квартиры сотрудников ГОИ. Бульвар на Биржевой линии появился в 1950-х годах.
Пересечение Биржевой линии и Тифлисской улицы стало называться площадью Сахарова 20 мая 1996 года, что было приурочено к 75-летию академика Андрея Дмитриевича Сахарова. 5 мая 2003 года здесь был открыт памятник Сахарову работы скульптора Л. К. Лазарева.
