В 1970 году проспект был продлён до Звёздной улицы, а в 1970-х — до Кузнецовской улицы в северном направлении и за Свирскую улицу в южном[3].
23 ноября 2016 года проспект Космонавтов юридически продлили в южном направлении до Ковжинского переулка (сам переулок пока не построен)[4].
До Бассейной улицы трасса проспекта примерно совпадает с Енисейской улицей, намеченной на позднее 1911 года Московской волостьюПетербургского уезда в числе нескольких новых проездов в этой части рабочих окраин столицы. К югу от Бассейной улицы по трассе проспекта Космонавтов проходила Плевенская улица[5].
Основная застройка проспекта осуществлена в 1960—1980-е годы.
Одно из главных украшений проспекта был Петербургский спортивно-концертный комплекс — СКК. Уникальной конструкции здание, располагалось оно между Парком Победы и ТРК «Питер Радуга». Оно являлось одним из крупнейших в России спортивно-зрелищных сооружений, с вместимостью более 25000 зрителей[6].
д. 47 — Дом спорта — Центр физической культуры Московского района. 1970 год, архитекторы Н. Л. Быстрова, С. П. Одновалов;
д. 54 — детская поликлиника № 39. 1982 год, архитектор Э. К. Земченко;
д. 54х — жилой комплекс. 2005—2011 гг. Проектная организация ООО «Архстудия», арх.: Г. Б. Соколов, А. А. Парфёнов, Е. Б. Васильева, Д. А. Кругляк, Г. Н. Беспалова, Л. В. Трусов, Э. А. Шелухина, Н. Ю. Блажнова, Н. Г. Полякова, Р. И. Кашлев;
д. 61, к. 1 — жилой комплекс «Звёздный 13». 2007 год, Руководитель мастерской С. В. Кислова, архитекторы: С. С. Старостина, М. П. Кириллова, А. И. Николаева, И. С. Фоменко, О. В. Федотова;
д. 69 — ПТУ № 110 — Профессиональный лицей № 110 «Автосервис». 1974 год, (2011 г. — ремонт);
д. 96 — ПТУ № 7 — Профессиональный лицей № 110 «Автосервис». 1975 год, ЛенНИИпроект.
И. А. Бартенев «Современная архитектура Ленинграда». Лениздат, 1966 г., 17 000 экз., 200 с. (68—70)
В. Г. Лисовский «Ленинград. Районы новостроек». Лениздат, 1983 г., 25 000 экз., 276 с. (157—159)
Горбачевич К. С., Хабло Е. П. Почему так названы?: О происхождении названий улиц, площадей, островов, рек и мостов Ленинграда. — 3-е изд., испр. и доп. — Л.: Лениздат, 1985. — С. 175. — 511 с.
Горбачевич К. С., Хабло Е. П. Почему так названы?: О происхождении названий улиц, площадей, островов, рек и мостов Санкт-Петербурга. — 4-е изд., перераб. — СПб.: Норинт, 1996. — С. 119. — 359 с. — ISBN 5-7711-0002-1.
Городские имена сегодня и вчера: Петербургская топонимика / сост. С. В. Алексеева, А. Г. Владимирович, А. Д. Ерофеев и др. — 2-е изд., перераб. и доп. — СПб.: Лик, 1997. — С. 58. — 288 с. — (Три века Северной Пальмиры). — ISBN 5-86038-023-2.