Провулок виник у 50-ті роки XX століття, мав назву Регенераторний провулок. Сучасна назва на честь російського математика М. І. Лобачевського — з 1963 року[1].
Раніше провулок Лобачевського пролягав до Харківського шосе, був скорочений у зв'язку із зміною забудови.