Вулиця виникла в середині XIX століття під назвою Коростишівська (перша згадка — у 1869 році[1]). Спочатку вона простягалася від сучасної вулиці Богдана Гаврилишина до сучасної Молдовської вулиці. Відрізок вулиці між Молдовською та Дегтярівською прокладено у 1-й третині XX століття й він отримав назву Дегтярівський провулок.
На початку 1930-х років[2][3][4] набула назву вулиця Довнар-Запольського, на честь одного з керівників боротьби за встановлення радянської влади в Києві, очільника загонів робітників на Шулявці у 1917–1918 роках Всеволода Довнар-Запольского. На фасаді будинку № 11 у 1965–2015 роках розміщувалася гранітна анотаційна дошка на честь Всеволода Довнар-Запольського (архітектор А. Н. Борисова).
На початку вулиці, на розі з вулицею Коперника виділяються два будинки (№ 2/20 та по вул. Коперника, 18) — так званий, житловий комплекс робітників-металістів. Зведені у 1927–1929 роках за проєктом Окркомгоспу архітектором Михайлом Анічкіним, у стилі конструктивізм. З іншого боку, існує цілий квартал будинків (№ 1, 3, 5) у стилі конструктивізму.
↑Бльочний будинок комгоспу. Збудований Комгоспом 1929 року на робітничій околиці — Жовтнівці (вул. Довнар-Запольського) за проектом арх. Анічкіна //Будова соціялістичного Києва. 1917–1932 / гол. ред. О. Розенбліт. — К. : Вид. Київської міськради, 1932. — С. 151.
↑Гербов К. Майбутнє Києва. До проекту генеральної реконструкції столиці […Особливе місце в плані реконструкції посідають магістралі і вулиці столиці. … В обхід центрального ядра міста поведуть напрямки: … Довнар-Запольського — Глибочиця — Петрівка … ] // Пролетарська правда. — 1935. — № 188 (4090). — 16 серпня. — С. 3.
↑Стефанович В. Заводський стадіон: [ На розі Керосинної вулиці та вулиці Довнар-Запольського розпочинаються роботи по збудуванню великого стадіону заводу ім. Петровського ] // Пролетарська правда. — 1938. — № 84 (4890). — 12 квітня. — С. 4.