Vejen er opkaldt efter prinsesse Charlotte Amalie (1789-1864), der blev født i 1789 på Sorgenfri Slot. Hendes forældre var arveprins Frederik og Sophie Frederikke.
Prinsessen gav navn til traktørstedet Lottenborg, der eksisterede i 1700-tallet. Huset kaldtes også Vangehuset eller Hop-Ind.
Lottenborg eksisterer stadig som Lottenborg Kro.
Lottenborgvej var tidligere forbindelsen mellem Sorgenfri og Frederiksdal.
Lottenborgvej er skåret over af jernbanen, men vejforløbet forsætter på den anden side som I. H. Mundts Vej.
Ved vejen ligger Sorgenfri Kirkegård. Den åbnede i 1903 og er udvidet flere gange siden.
På kirkegården er et kapel (herover), tegnet af arkitekten H. Lønborg-Jensen. Det blev opført i 1905.
Foran kapellet står billedhuggeren Olga Wagners skulptur “Tankefuld kvinde” fra 1945.
Olga Wagner boede i en villa overfor kirkegården på Lottenborgvej 21 (herunder) sammen med sin mand, Siegfried Wagner, der også var billedhugger. Siegfried Wagner var ophavsmanden til skulpturen “Lurblæserne” på Rådhuspladsen i København.
Huset blev kaldt Løveborg, men hed oprindeligt Villa Ricca. Det var tegnet af arkitekten Carl Brummer (1864-1953).
I naboejendommen, Lottenborgvej 23, boede digteren Kai Hoffmann.
Statens Plantepatologiske Forsøgsstation på Lottenborgvej 11 (opført 1921) er ligesom Statens Planteavlslaboratorium, Lottenborgvej 26, tegnet af arkitekten Johan Speyer.
Begge de to institutioner havde marker med planteavlsforsøg, hvor Dronningens Vænge nu ligger.
Planteavlslaboratoriets bygning (herover), kaldes nu Lottenborghus, og anvendes til kontorformål. Bygningen er opført i 1923.
Forsøgsvirksomheden havde oprindeligt til huse i villaen “Skovlyst” på Lottenborgvej 17 (herunder).
