Vejen er opkaldt efter Frederik Christopher Bülow (1811-1890).
Han var inspektør ved Københavns Ladegård, men stod også bag en del boligbyggeri på Nørrebro og Frederiksberg.
Overfor Ladegården førte en bro over åen til Ewaldsgade, og denne bro blev kaldt Bülows Bro.
Bülowsvej blev fra midten af 1800-tallet bebygget med villaer. Arktekten Johan Daniel Herholdt (1818-1902) tegnede i 1852 en villa (herover) for toldembedsmanden Michael Raffenberg. I forlkemunde blev huset kaldt “Giraffenberg”.
Den blev inspireret af italienske villaer og gartnerboligen ved Villa Borghese kan have været et forbillede. Huset er i dag nedrevet.
Villaen på Bulowsvej 22 er opført 1897 for grosserer Ludvig Jacob Nicolai Nissen (1855 1941), hvis navnetræk sidder på bygningens tårn.
I dag rummer villaen en social institution.
Ved Bülowsvej 34 lå fra 1873 hvidtølsbryggeriet Ny Bryghus. Det blev i 1891 opkøbt af De Forenede Bryggerier og i en periode derefter brugt til at fremstille malt til andre bryggeriet. Derefter blev bygningerne revet ned. I dag ligger Bülowsvejhallen på stedet.
Mellem Thorvaldsensvej og Rosenørns Allé ligger en stor seksetages bygning, der kaldes “Højhuset” (herover). Den er tegnet af arkitekterne Mogens Koch og Steen Eiler Rasmussen. Den bruges i dag af Københavns Universitet.
Mellem Rolighedsvej og Åboulevard ligger Statens Veterinære Seruminstituts bygning (herover) fra 1906, der er tegnet af Kristoffer Varming (1865-1936). Instituttet var oprindeligt en del af Landbohøjskolen, men blev fra 1932 en selvstændig institution.