Vejen er opkaldt efter billedhuggeren Bertel Thorvaldsen (1770-1844). Den ligger i et kvarter, hvor flere veje har navne efter 1800-tallets kunstnere, f.eks. Hostrupsvej.
Thorvaldsensvej er anlagt i begyndelsen af 1850’erne i forbindelse med udstykningen af jord, som tilhørte Frederik Christopher Bülows efter hvem Bülowsvej er opkaldt..
Her blev fra starten opført enkelte villaer, f.eks. Thorvaldsens Minde på hjørnet af Harsdorffsvej.
.