Vejen er anlagt omkring 1852 og opkaldt efter Amalie Dohlmann, som var datter af ejeren af den nærliggende ejendom Svanemosegård, F. A. Dohlmann.
Svanemosegård lå ved Bülowsvej og familien Dohlmann var nære bekendte med Frederik Bülow, der udstykkede en del af vejene i området.
Bülow fik selv opført villaen Amalievej 2 (herover) i 1850. Villaen er gennem tiden ombygget en del.
Vejen hed fra begyndelsen Amaliegade, men blev omdøbt for at undgå forveksling med Amaliegade i København.
Amalievej er i dag bebygget med både villaer og etageejendomme. Til Amalievej 4 er bevaret en hestestald (billedet herover).
På Amalievej boede i 1800-tallet flere kunstnere, f.eks. arkitekten Jens Juel Eckersberg, der tegnede villaen Amalievej 1 (billedet herover).
Maleren Constantin Hansen boede i en villa, der hed “Paletten”. Den blev bygget i 1857, men er senere nedrevet og i stedet er opført Amalievej 10.
Amalievej 16 er tegnet af arkitekten Frederik Levy (1851-1924) i 1899 til vekselerer Laurids Bing.