Первоначальное название, Малая Ильинская, улица получила по названию близ расположенной церкви, служившей заметным ориентиром. Церковь Илии Пророка (Ильинская) находилась на месте современного детского сада № 30 (д. 75а по ул. Б. Московская)[1]. Построенная в XVII веке, церковь была снесена в 1932 году[2].
Современное название с 1927 года[3] в честь писателя-народника, уроженца города Владимир, Николая Златовратского (1845—1911). Писатель жил по соседству — ул. Герцена, 39 (на доме — мемориальная доска)[4].
Выборка из санитарных погребений XIII века на улице Златовратского по морфологическим признакам не находит аналогов ни среди синхронного городского, ни среди сельского населения соседних территорий, ни среди кривичей и, возможно, происходит с территории Верхнего Поднепровья[5][6][7].