Znaczący rozwój ulicy przypada na drugą połowę XIX wieku, kiedy to jedna po drugiej zaczęły powstawać przy niej czynszowe kamienice.
Na przełomie XIX i XX wieku powstało tu wiele kamienic secesyjnych.
W 1935 Mokotowska została włączona w nowy urbanistyczny plan budowy Dzielnicy Reprezentacyjnej Marszałka Józefa Piłsudskiego na Polu Mokotowskim. Przewidywał on przedłużenie ulicy Mokotowskiej do ulicy Stefana Batorego, gdzie miałaby się zbiegać ulicą Kazimierzowską, dodatkowo miałaby przecinać się z planowanymi nową ulicą Sejmową oraz nową ulicą biegnącą z pl. Unii Lubelskiej ku planowanej al. Piłsudskiego, jednak już w 1939 plany inwestycyjne Warszawy związane z nową dzielnicą nie zakładały przedłużenia Mokotowskiej, która miała kończyć się na wysokości Polnej i zbiegać się z planowanymi alejami Józefa Piłsudskiego i Marszałka Edwarda Śmigłego Rydza. Ostatecznie plan budowy nowej dzielnicy pokrzyżowała II wojna światowa.
W 1937 ulicą kursowały linie autobusowe A i G.
Podczas powstania warszawskiego rejon broniony przez batalion Ruczaj. Ulica, mimo zniszczeń wojennych, zachowała wiele ze swego arystokratycznego charakteru.
W 1965 roku ulica jako założenie urbanistyczne została wpisana do rejestru zabytków.