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.
Vejen hed fra begyndelsen Amaliegade, men blev omdøbt for at undgå forveksling med Amaliegade i København.
På Amalievej boede i 1800-tallet flere kunstnere, f.eks. arkitekten Jens Juel Eckersberg, der tegnede villaen Amalievej 1 (billeder herover).
Maleren Constantin Hansen boede i en villa, der hed “Paletten”. Den er nedrevet og i stedet er opført Amalievej 10.
Amalievej er i dag bebygget med både villaer og etageejendomme. Til Amalievej 4 er bevaret en hestestald (billedet herover).