Существующее название было присвоено Широкой улице, проходившей от Большого до Левашовского проспекта, в 1923 году. В 1956 году в состав улицы Ленина была включена улица Я. Калинина, проходившая от Сытнинской улицы до Большого проспекта, которая до 1923 года называлась Матвеевской улицей по названию церкви апостола Матфия и Покрова Пресвятой Богородицы. До включения в состав улицы Ленина нумерация домов на этом участке велась в противоположную сторону (от Большого проспекта к Сытнинской улице). В 1947—2001 годах по улице осуществлялось трамвайное движение.
Дом № 3 / Кронверкская ул., 10 — ранее здесь находилось здание бань Шорохова («Белозерские бани»), построенное в 1882 году по проекту П. Ю. Сюзора. В начале XXI века здание полностью перестроено под бизнес-центр «Сенатор» с сохранением внешних очертаний фасада.
Дом № 5 — здание Петроградской АТС, являлось первой АТС в городе. Здание построено по проекту архитектора Георгия Гуревича-Гурьева в 1933 году. Включено в реестр объектов культурного наследия.
Дом № 7 / Большая Пушкарская улица, дом 44 — образец архитектуры эпохи застоя (1966). В этом доме с 1966 по 2001 год жил драматург А. М. Володин. По ходатайству художественного руководителя театра «Остров» режиссёра Александра Болонина и писателя Ильи Штемлера 10 февраля 2004 года на доме была установлена мемориальная доска (скульптор Григорий Ястребенецкий, архитектор Татьяна Милорадович)[1].
Так же в этом доме находился известный детский сад ВТО, ныне помещение магазина «Полушка».
Дом № 16 — доходный дом Налимова. Построен в 1914 году по проекту архитектора Густава фон Голи. Квартира владельца дома находилась на третьем этаже, и до 1996 года в ней проживала племянница Налимова — Мария Михайловна Налимова, заслуженный архитектор-реставратор, инспектор ГИОПа. Также в этом доме в кв. 32 в июне — июле 1917 года жил И. В. Сталин[2]. Также в этом доме жил известный историк-медиевист Иван Гревс[3].
Дом № 18 / Большой проспект П. С., 49. Крупное здание в стиле модерн — доходный дом П. Т. Бадаева. Построен по проекту П. Ю. Сюзора в 1903 году. Здание украшено несколькими эркерами с шатровыми башнями, самая крупная из которых, угловая, в 1970-х утрачена при пожаре[4]. Стиль эклектика. Включено в реестр объектов культурного наследия.
Дом № 19 — «Дом Рыбина». Здание построено в 1909—1910 годах по проекту архитектора Павла Светлицкого для купца второй гильдии Федора Рыбина. В начале XX века в доме действовала собственная котельная (в доме сохранились печи и камины). До 1917 года в доме жили народоволец Николай Русанов, архитектор Павел Всеволожский, художник Иван Шультце, советский дипломат Лев Карахан. Включён в реестр объектов культурного наследия[5].
Дом № 22 — доходный дом, построенный в 1899 году архитектором А. А. Бертельсом.
Дом № 48 — дом постройки 1956 г. Состоит из строения литера А (фасад на ул. Ленина и Старо-Ленинский сквер) и строения литера Б (фасад на Чкаловский пр. и Старо-Ленинский сквер).
Дом № 52 / Газовая ул., 9 — доходный дом А. М. Эрлиха, построенный по его же проекту в 1913 году. В доме располагается музей-квартира Елизаровых (Анны Ильиничны Ульяновой-Елизаровой, сестры Ленина, и её мужа М. Т. Елизарова). Здесь с 4 апреля по 5 июля 1917 года жил В. И. Ленин с Н. К. Крупской. В 1924 году жители дома прикрепили на фасаде табличку с напоминанием о том, что тут жил Ленин, а в одном из помещений оборудовали Ленинский зал. Мемориальный музей Ленина, один из первых в стране, открылся в кв. 24 в ноябре 1927 года при активном участии Н. К. Крупской, А. И. Ульяновой-Елизаровой и М. И. Ульяновой[10]. В 1971—1985 гг. в кв. 43 (мансарда) находилась мастерская художницы Т. Н. Глебовой, где она проводила «квартирные» выставки.
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. 14—15. — 511 с.
ул.Ленина // 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. 65—66. — 288 с. — (Три века Северной Пальмиры). — ISBN 5-86038-023-2.
Горбачевич К. С., Хабло Е. П. Почему так названы?: О происхождении названий улиц, площадей, островов, рек и мостов Санкт-Петербурга. — 5-е изд., перераб. — СПб.: Норинт, 2002. — 353 с. — ISBN 5-7711-0019-6.
Исаченко В. Г. Архитектура Санкт-Петербурга. Справочник-путеводитель. — СПб.: «Паритет», 2004. — 416 с — ISBN 5-93437-125-8