Alléen har navn efter Lersøen, der lå mellem Nørrebrogade og Lyngbyvej.
I 1910 startede projekteringen af en bred gade, der skulle gå fra Jagtvej mod nordvest. Idéen var at give københavnerne en let mulighed for at komme ud til de rekreative områder i Utterslev Mose.
Vejen kom i første omgang til blot at hedde Parkalléen og senere Klædebo Parkallé. Den blev anlagt i slutningen af 1930’erne.
Klædebo var betegnelsen for ét af kvarterene i Indre by, hvor klædehandlerne havde deres boder. Det var bl.a. i Skindergade. Senere fik området udenfor volden ved Østerport navnet Udenbys Klædebo Kvarter.
Længere ude i bydelen Emdrup lå en tilsvarende allé, der i 1930’erne havde fået navnet Lersø Parkallé.
De to dele af alléen blev sluttet sammen, da der blev bygget en tunnel under jernbanen ved Rovsinggade.
På hjørnet af Jagtvej ligger den tidligere Københavns Navigationsskole. Skolen havde tidligere ligget i bl.a. Havnegade.
Bygningerne blev opført i 1954 og blev tegnet af Axel Maar. Danmarks Rederiforening var med til at betale for byggeriet.
Skolen har en tårnbygning på taget, som minder om kommandobroen på et skib.
Omkring 2020 blev skolens bygninger indrettet til ungdomsboliger.
Langs den vestlige side af Lersø Parkallé ligger fire længer af bebyggelsen i Vibekevang.