До 1914 года часть современной улицы от Черного озера до пересечения с Кремлёвской улицей называлась 3-й Черноозёрской улицей, участок между современными Кремлёвской и Московской улицами назывался Гостинодворской улицей; оставшаяся часть улицы называлась Поперечно-Владимирской улицей.
В 1920-е годы 3-я Черноозёрская и Гостинодворская улицы были объединены в Гостинодворскую, а Поперечно-Владимирская — в Поперечно-Московскую. В 1930 году обе улицы были объединены в Пионерскую улицу.
В 1958 или 1960 году улица была названа современным именем в честь Н.Г. Чернышевского - российского литературного критика, философа-материалиста, публициста и писателя.