Cette rue a été ouverte en 1867 entre les rues du Chevalier de la Barre et Eugène Carrière, en 1881, entre les rues du Chevalier de la Barre et Foyatier et, enfin, en 1893, entre les rues Eugène Carrière et l’avenue de Saint Ouen, cette dernière section au travers de la partie du cimetière Montmartre désaffectée en 1879.
La première partie , appelée provisoirement la rue D, reçut en 1875, le nom du naturaliste de Monet de Lamarck, étendu en 1890 aux deux autres parties.
Cette rue a absorbé, entre les rues Becquerel et du Mont Cenis, une partie de la rue de la Bonne et a perdu, en 1930, la partie qui, comprise entre les rues Foyatier et Muller, est devenue la rue du Cardinal Dubois.