Cette voie du village de Vaugirard, qui existait en 1516 sous la forme d'un sentier, formait une partie du « chemin des Fourneaux[2] », nom qu'il devait soit aux fours à chaux, soit aux cheminées d'appel des champignonnières qui s'y trouvaient.
Ce chemin débutait au moulin de la Pointe[3],[4],[5] passait près du moulin de la Tour-des-Fourneaux[6] et traversait le carrefour de la Croix-des-Tournelles pour terminer dans les champs du Vieux-Morillon, près de la Croix-de-Garenne[7].
En 1838, le chemin des Fourneaux, qui traversait le mur des Fermiers généraux à la barrière des Fourneaux[8], devint la « rue des Fourneaux ». En 1875, la rue est bordée de briqueteries jusqu'à Vaugirard.
Le , un attentat sur un parking de la rue Falguière, attribué au groupe anarchiste Action directe, blesse 3 personnes.
Bâtiments remarquables et lieux de mémoire
No 9 : couvent des Franciscains qui a accueilli le Commissariat de Terre Sainte de 1865 à 1880 puis de 1882 à 1905, date de la dissolution du couvent à l'occasion de la loi de 1905. Dans les bâtiments, la nouvelle école Breguet s'installent de 1905 à 1987, date de son déménagement à Noisy-le-Grand. La villa Gabriel qui débute à ce niveau-là a été percée en 1865 ; elle fait partie de l'ensemble lié à l'ancienne Cité du Maine, actuelle rue Antoine-Bourdelle où se trouve aujourd'hui le musée Bourdelle
No 12 : siège de l'Espace Associatif Falguière, lieu de rencontres et d'échanges entre des personnes du quartier[11].
No 15 : siège du journal Le Monde de 1989 à 1996. Le bâtiment est construit par les architectes Pierre du Besset et Dominique Lyon, à partir d'un bâtiment existant : un ancien garage automobile. À présent, le bâtiment est le siège de l'IAURIF, l'Institut d'aménagement et d'urbanisme de la région d'Île-de-France. Extérieurement, l’enveloppe courbe donne au bâtiment une présence forte et contemporaine, en rupture avec le bâti du quartier Falguière.
Nos 40 : lycée technique Saint-Nicolas (annexe de la rue de Vaugirard).
Nos 42 : ce bâtiment, qui fait l'objet d'une protection patrimoniale, est une ancienne maison de deux étages carrés sur rez-de-chaussée de caractère villageois où étaient installés les ateliers de l'opticien Louis-Joseph Deleuil[13].
No 43 : institut médico-éducatif destiné aux jeunes autistes et géré par AFG autisme.
No 45 : Mathurin Méheut, artiste peintre, jeune marié, vient avec son épouse s'installer dans cette adresse en 1905.
No 66 : immeuble de rapport construit en 1913-1914 par l'architecte Ernest Billecocq, préfigurant le style paquebot des années 1920-1930. Il fait l'objet d'une protection patrimoniale.
No 72 : accès à la cité Falguière, ancienne cité d'artistes. Amadeo Modigliani, Chaïm Soutine, Léonard Foujita et Constantin Brancusi y ont travaillé. La cité Falguière s'appelait initialement impasse Frémin, à sa création, en 1861. Sur les ruines d'une ancienne briqueterie, trente ateliers sont construits puis loués à des artistes désargentés, surtout des sculpteurs dont beaucoup sont les assistants de Falguière. Celui-ci habite "la villa rose" tout au bout de l'impasse au numéro 14, l'atelier le plus prestigieux.
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