در زمان ناصرالدین‌شاه، در غرب تهران و در میان باغ‌ها و مزارع شاهزادگان و درباریان قاجاری چند تکه خیابان در امتداد هم طراحی و نامگذاری شدند که از بین این خیابان‌های متعدد، چند تکه خیابان در امتداد هم، هسته اولیه خیابان پهلوی سابق و ولیعصر (عج) امروزی را پی افکندند.
خیابان ولیعصر در سال 1315
این خیابان‌ها عبارتند از: خیابان باغ جنت از پل امیر بهادر تا میدان منیریه فعلی، خیابان امیریه از میدان منیریه تا میدان سردرسنگی یا کاخ مرمر، خیابان باغ انگوری از کاخ مرمر تا جنوب چهار راه شاه (خیابان جمهوری)، خیابان جدید جناب وزیر که در میان اراضی بایر و بیابانی وزیر از جنوب چهار راه شاه فعلی تا مجاورت ضلع شمالی حصار ناصری، یعنی جایی که بعد‌ها کافه بلدیه (چهار راه پهلوی = چهار راه انقلاب) بنای کنونی تئاتر شهر ساخته شد.
خیابان ولیعصر در سال 1315
از به هم پیوستگی این خیابان‌ها، طولانی‌ترین، مهم‌ترین، پرجاذبه‌ترین و مشهورترین خیابان تهران و همچنین ایران متولد شد.
خیابان ولیعصر (عج) امروزی در سال‌های اول حکومت پهلوی اول به شکل یکپارچه درآمد. عبداالله مستوفی انگیزهٔ ساخت این خیابان را تصمیم رضا خان برای متصل کردن کاخ سعدآباد به کاخ مرمر ذکر کرده است.
احداث جاده مخصوص پهلوی یا همان خیابان پهلوی سابق (ولی عصر فعلی) از سال ۱۳۰۰ شمسی آغاز شد. در آن زمان رضاخان سردار سپه در دوران وزارت جنگی خود (۱۳۰۲ - ۱۳۰۰) تصمیم به احداث این جاده گرفت.
خیابان ولیعصر در سال ۱۳۳۹
وی تازه شروع به خریدن املاک و مستغلات کرده و باغی در سعدآباد را که قبلاً از مستغلات بانو عظمی خواهر ظل السلطان و دختر ناصرالدین شاه بود در شمال قصبه تجریش خریداری کرده بود.
همچنین درختکاری اطراف این خیابان، کشیدن نهر برای آبیاری درختان آن نیز از سال ۱۳۰۰ آغاز شد. در سال ۱۳۰۷ خیابان پهلوی بالا به وسیله بلدیه تهران سنگفرش شد و سپس با ورود آسفالت به صحنه خیابان سازی شهر‌ها، در سال ۱۳۰۹ مجلس شورای ملی قانونی را برای احداث و توسعه خیابان‌های تهران تصویب کرد و پس از آن مراحل ساخت جاده مخصوص پهلوی آغاز و برای نخستین‌بار این خیابان قیر ریزی شد. در سال ۱۳۱۱ خورشیدی، خیابان پهلوی یا ولیعصر (عج) امروزی آسفالت شد.
جاده مخصوص یا جاده پهلوی تا سال ۱۳۲۰ اختصاصی بود و مردم از جاده قدیم شمیران به تجریش می‌رفتند. خاصان، درباریان، وزیران، سفرا و نظامیان که دستور شرفیابی به آنان ابلاغ می‌شد از جاده مخصوص تردد می‌کردند.
پس از شهریور ۱۳۲۰، این سد شکست و این جاده عمومی شد. خودرو‌های متفقین و سپس مردم از این جاده عبور کردند، اما سال‌ها گذشت تا جاده پهلوی به صورت خیابان پهلوی درآمد.
خیابان پهلوی سابق و خیابان ولیعصر (عج) امروزی از میدان راه‌آهن با ۱۱۰۰ متر ارتفاع از سطح دریا آغاز و به میدان تجریش با۱۶۰۰ متر ارتفاع از سطح دریا در منطقهٔ شمیرانات ختم می‌شود.
پیش از پیروزی انقلاب اسلامی، این خیابان به نام «خیایان پهلوی» نامیده می‌شد. پس از انقلاب اسلامی، در آغاز، خیابان پهلوی، به خیابان مصدق تغییر نام یافت و بعد از مدتی به خیابان ولیعصر (عج) نامگذاری شد.
