Часть Петроградского острова, где ныне проходит проспект Добролюбова, в начале XVIII века являлась портовой промышленной зоной города. В то время как на стрелке Васильевского острова располагался торговый порт, здесь работал Мытный двор, находились деревянные амбары для хранения льна и пеньки (Пеньков буян). Эта местность очень часто затапливалась невскими водами, оттого район называли не иначе как Мокруши. Здесь протекала река Ждановка, часть её русла в будущем и стала проспектом.
В западной части этого района находилась слобода, при которой в 1708 году была построена церковь Святого Николая Чудотворца - будущий Князь-Владимирский собор. В 1741-1772 годах на её месте было построено новое каменное здание храма.
Трасса проспекта Добролюбова на Петроградском острове была проложена в 1860-х годах по руслу засыпанного участка реки Ждановки. Новый проспект в честь императора Александра II был назван Александровским. В 1877 году один из существующих здесь островов стал называться Ватным. В 1896-1897 годах здесь по проекту Роберта Робертовича Марфельда был построен комплекс казённых винных складов.
В конце XIX века существующие вдоль проспекта каналы и протоки были засыпаны. В 1902 году по проекту М. И. Китнера построен дом №8, а также дома №13 и 15. В 1905 году - дом №9. В 1906 году по проекту Л. А. Ильина построен доходный дом №3. В 1915 году - дом №19. В 1910-х годах было создано несколько проектов обустройства прилегающей к проспекту территории. Здесь предлагалось построить общественно-спортивный центр, музеи, концертно-выставочный комплекс, новый жилой район. Однако эти планы не были реализованы, хотя Ватный остров успел перейти от Министерства финансов к городу.
В 1919 году бывшие винные склады занял только что основанный Государственный институт прикладной химии. В 1923 году проспект получил новое название - проспект Добролюбова. В 1925 году был проведён архитектурный комплекс по созданию здесь Первых районных терм - бань для трудящихся. Однако бани здесь так и не были построены, складской комплекс в 1920-1930х годах был перестроен для нужд института. После 1958 года он стал самым крупным в СССР исследовательским центром в области химии.
В 1960-х годах на территории Ватного острова был построен новый комплекс зданий Государственного института прикладной химии (дома №14 и 16). Проток, отделяющий Ватный остров от Петроградского, был засыпан.
В 1967 году построен Дворец спорта "Юбилейный" (дом №18), территория вокруг него была озеленена.
В 1997 году открыта станция метро "Спортивная". В 2007 году на участке дома №12 открылся новый торговый комплекс "Аполло". Рядом с дворцом спорта должен быть открыт ещё один современный торговый комплекс.
В настоящее время на территории бывшего Ватного острова всё же планируется создать новый многофункциональный элитный комплекс. Здесь должны разместиться жилые и торговые здания, бизнес-центры, пешеходные зоны. Главной доминантой комплекса должен стать Дворец танца Бориса Эйфмана.
