W 1833 roku cerkiew księcia Włodzimierza została przeniesiona z Peczerska do Wielkiej Wasylkowskiej, skąd wzięły się nazwy placu Włodzimierza i ulicy Włodzimierza-Łybidskiej (w pobliżu obecnego Rynku Włodzimierskiego).
Na terenie placu, w pobliżu skrzyżowania z ulicą Iwana Fedorowa, znajdował się tzw. Plac Koński, gdzie do lat 90. XIX wieku odbywały się targi końskie. Od 1860 roku na placu Troickim, w pobliżu obecnego Stadionu Olimpijskiego, znajduje się targ. Na początku XX wieku obok placu wzniesiono cerkiew Troicką (zburzoną w czasach sowieckich) oraz Dom Ludowy Troicki (obecnie Teatr Operetki). W 1913 roku na terenie Rynku Troickiego wzniesiono pawilony na Wszechrosyjską Wystawę Przemysłową.
Intensywny rozwój ulicy rozpoczął się w drugiej połowie XIX wieku, kiedy powstała tu tzw. dzielnica Nowego Rozwoju. Jej centralną ulicą stała się Wielka Wasylkowska. Od 1919 roku (potwierdzona w 1944 roku) nosiła nazwę Czerwonoarmijska.
W maju 2008 roku na części ulicy (od placu Lybidska do ul. Saksaganskiego) wprowadzono ruch jednokierunkowy. Historyczną nazwę ulicy przywrócono w 2014 roku.