До революции это был Александровский проспект дачных посёлков Сапожниково и Ново-Перловка, застроенный частными домами. Улица проходила от Ярославского проспекта до деревни Куракино[2][3].
Застройка улицы каменными многоэтажными домами проходила в 1930—1950-е годы. В начале улицы по чётной стороне расположен сквер, ранее здесь был сад, посаженный в честь победы в Великой Отечественной войне[3]. Дорога в сквере вела к городскому комитету КПСС (ныне – городской суд на улице Коминтерна). В центре сквера стоял памятник М. И. Калинину. После переименования города памятник убрали.
На месте многоэтажного жилого комплекса в начале улицы находилось двуххэтажное здание с магазином «Вина», который прозвали «Аптека», и нотариусом на втором этаже. Новое здание в постмодернистском стиле построено в конце XX — начале XXI века по проекту архитектора А. Н. Панина. Через дорогу от него находится здание лицея, построенное в 1930-е годы по проекту архитектора П. И. Клишева[3].
На пересечении с улицей Карла Маркса начинается застройка 1940-1950-х годов. Четырёх- и пятиэтажные дома спроектированы Л. П. Гулецкой с использованием элементов стилей барокко и классицизма и дополнены заимствованиями из народного искусства. Последние дома на улице построены перед войной по проектам П. И. Клишева[3].
На улице Циолковского жили академик В. П. Мишин, директор РКК «Энергия» в 1966—1974 годах (дом 17), конструктор артиллерийского оружия Лев Абрамович Локтев (дом 23). На обеих домах установлены мемориальные доски.
В 1940—1980-х годах в начале улицы, на месте нынешнего жилого комплекса "Олимп", находился детский сад-ясли №2.
Наш город Королев. М. 2010 г. Ежегодный информационный сборник.
Калининград–Королев. К космическим высотам из глубины веков. Р. Д. Позамантир, Л. К. Бондаренко. Книга 1, М., 2003 изд. "Русская история", с. 303 2-е изд., дополненное, 3 000 экз. ISBN 5-87126-015-2
Калининград–Королев. Полвека, ставшие эпохой, 1946—1996. Кн. 2 Р. Д. Позамантир, С. Б. Мержанов, Л. К. Бондаренко. М., 2005. — 512 с.
Александр Локтев «Недавно это было секретом. Малоизвестное об известных» М, Путь, 2001. — С. 204.