Pierwszym obiektem wybudowanym w pierzei ulicy był gmach Kierownictwa Marynarki Wojennej (nr 105, pierwotnie ul. Wawelska 7A) według projektu architekta Rudolfa Świerczyńskiego i inżyniera Stefana Bryły, który zajął się stroną konstrukcyjną projektu. Licowany piaskowcem budynek otrzymał nowoczesną konstrukcję ze stali i żelbetu. Wnętrza wykończono bardzo luksusowo, używając do tego celu m.in. marmuru, dolomitu, terrazytu i alabastru.
W czasie obrony Warszawy we wrześniu 1939 roku wjazd w ulicę Wawelską został zamknięty barykadą bronioną przez dwa działka przeciwpancerne.
W okresie okupacji niemieckiej ulicy nadano niemiecką nazwę Strasse der Flieger. W 1954 w ramach masowej zmiany nazw ulic Warszawy, nazwę Żwirki i Wigury zastąpiono Rokitnicką, jednak po pięciu latach przywrócono starą nazwę. Obecnie nazwę Rokitnicka nosi boczna względem Żwirki i Wigury uliczka ulokowana między Polem Mokotowskim a obiektami klubu Skry Warszawa. Krótko potem zrekonstruowany został pomnik Lotnika, ustawiony na nowym miejscu u zbiegu z ul. Wawelską (przed II wojną światową znajdował się na placu Unii Lubelskiej).
W 1964 roku ulicę poszerzono zgodnie z pierwotnym projektem.