Ulica położona jest równoleżnikowo. Biegnie od placu Zbawiciela do ulicy Krzywickiego. Po drodze krzyżuje się i spotyka z następującymi ulicami i placami:
Korzenie ulicy Nowowiejskiej sięgają XVIII w., kiedy to z polecenia króla Stanisława Augusta Poniatowskiego w latach 1767–1768 przeprowadzono tzw. Drogę Wolską (Królewską) wiodącą z zamku w Ujazdowie w kierunku pola elekcyjnego na Woli[1]. W jej ciągu powstała w 1784 z woli króla wzorcowa osada, Nowa Wieś, od której pochodzi nazwa ulicy[2].
W ramach Osi Stanisławowskiej nowo powstała ulica miała stanowić oś wielkiego założenia placów gwiaździstych. Dwa z nich nadal znajdują się w ciągu ulicy, są to place Politechniki i Zbawiciela. Trzeci, plac Na Rozdrożu, znajduje się poza ulicą Nowowiejską, której historyczny fragment nosi obecnie nazwę alei Wyzwolenia.
W II połowie XIX wieku po północnej stronie zachodniego odcinka ulicy (pomiędzy ulicami Topolową i Suchą, współcześnie al. Niepodległości i Krzywickiego) zbudowano baraki zwane jerozolimskimi, wykorzystywanymi później jako koszary artylerii.
W latach 80. XIX w. tereny wokół zachodniej części ulicy zostały zagospodarowane na siedzibę Stacji Filtrów. Ulicą poprowadzono linię tramwaju elektrycznego. Na przełomie wieków ulica wypełniła się zabudową o charakterze wielkomiejskim w swojej wschodniej i środkowej części, nieco bardziej kameralnym w zachodniej. W sąsiedztwie jej środkowego biegu w latach 1899–1902 powstawać zaczął zespół budynków Politechniki Warszawskiej.
W październiku 1933 w pobliżu skrzyżowania z al. Niepodległości odsłonięto pomnik Poległym Saperom (monument został zniszczony w 1944)[5]. W grudniu 1933[6] nazwę ulicy zmieniono na 6 Sierpnia dla upamiętnienia wymarszu w 1914 z KrakowaPierwszej Kompanii Kadrowej[7].
W czasie obrony Warszawy we wrześniu 1939 przed budynkiem Ministerstwa Spraw Wojskowych powstał prowizoryczny cmentarz; groby zaczęto usuwać na rozkaz władz niemieckich w listopadzie 1939[8].