Vejen har sit havn efter institutionen Sundholm.
Den sydlige del af Sundholmsvej hed tidligere Stjernevej, som var opkaldt efter Stjernekroen, der lå hvor vejen krydser Tingvej.
I 1902 blev vejen omdøbt til dens nuværende navn, da Sundbyernes Kommune blev indlemmet i København.
Vejen blev i 1938 ført igennem fra Tingvej til Englandsvej, men planen om vejgennembruddet var opstået allerede 10 år før.
Ved krydset mellem Sundholmsvej og Tingvej lå Stjernekroen. Navnet skyldes formentlig en gård i Sundbyvester, der hed ”Stjerneholmen”.
Kroen fik bevilling første gang i 1748 og hed oprindeligt Sundbyvester Kro og var en aflægger af Røde Kro i Sundbyøster. Røde Kros ejerinde, Ole Larsens enke, fik i 1748 bevilling til at etablere en krofilial på en byggeplads, som hun havde købt på Sundbyvester Fælled. Her kunne hun både brygge og udskænke brændevin. 1757 solgtes kroen til Claus Larsen, der ikke nok ikke formåede at drive den med stort held, for han solgte den igen 1770.
De følgende ejere kunne heller ikke rigtig få forretningen til at løbe rundt, men da Mathias Steffensen Howitz fik krobevillingen i 1777 gik det fremad. Han etablerede bageri og mølleri ved siden af krodriften og fik omkring 1800 flyttet tingstedet hertil.
Endnu i 1830 var kroen velbesøgt, og der var særligt mange gæster til fastelavn, hvor tøndeslagningen blev holdt her. Her var også politiske møder, boksekampe, fester, filmforevisninger m.m.
Kroen brændte i 1875, men blev genopbygget og fik nu foreningslokaler, teater- og balsal. Stjernekroen forsvandt i 1938, da Sundholmsvej blev ført igennem til Englandsvej.
Langs Sundholmsvej ligger en række lidt finere etageejendomme, der er opført 1900-tallets første tiår.
På hjørnet af Kurlandsgade blev ejendommen Trestjernen bygget i 1915. Den har også opgange i Romsdalsgade.
Karréens navn er nok inspireret af Stjernekroen og det tidligere navn Stjernevej.
Ved Sundholmsvej lå tidligere en række industrivirksomheder.
Ved Telemarksgade lå fra 1913 American Tobacco Co.’s fabriksanlæg. Firmaet var grundlagt i 1901 i Stenosgade på Vesterbro.
I 1930’erne havde tobaksfabrikken omkring 250 medarbejdere. I 1950’erne flyttede den til Gladsaxe.
På hjørnet af Telemarksgade lå William Simmelkærs grafiske virksomhed. Bygningen (herunder) findes endnu.
Flere steder omkring Sundholmsvej står bænke med bøger i bronze. De danner kunstværket “Læsegruppen”, der er udformet af Tina Maria Nielsen i 2012. Bøgerne er doneret af lokale beboere.
Ved Sundholmsvej ligger de to skoler Sundbyvester Skole og Sundholm Skole, der i dag drives som én skole under navnet Amager Fælled Skole.
