Изначально этот проспект являлся частью проспекта Литейного. Утвердили проект трассы в 1739 году, в 1740 году проект выполнили. В 1860 году после постройки церкви Владимирской Божией Матери, часть Литейного проспекта от церкви до Невского проспекта была переименована во Владимирский проспект.
Именно здесь отводились участки для застройки низшим чинам придворного ведомства, отчего этот район приобрёл название Дворцовой слободы. Именно для его жителей и была построена Владимирская церковь, архитектор проекта неизвестен. Позже по проекту Д. Кваренги рядом возвели трёхъярусную колокольню, затем по проекту Ф. И. Руска надстроили четвёртый ярус. Строительство церкви сопровождалось перепланировкой всего района, была создана Владимирская площадь.
Ф. М. Достоевский жил в доме №11 с 1842 по 1846 год. В доме №13 - Н. Г. Чернышевский, в доме №18 - Н. А. Римский-Корсаков (с 1883 по 1889 год).
С 1870 года здесь ходила конка, с 1908 года - трамвай.
В 1918 году проспект переименован в проспект Нахимсона. 13 января 1944 года возвращено историческое название. Владимирский проспект - самый короткий проспект Санкт-Петербурга.
