Vejen er opkaldt efter dronning Caroline Mathilde (1751-1775), der var gift med kong Christian den 7.
Hendes søn, Frederik, blev senere kong Frederik den 6., og har formentlig givet navn til den nærliggende >Frederiksvej.
Bebyggelsen ved Mathildevej blev opført i 1880’erne. På kortet herunder fra 1883, er vejen endnu projekteret.
