Первоначальное название этой улицы – Компанейская. Оно появилось в 1799 году для участка между современными улицами Комсомола и Комиссара Смирнова и дано по находившимся поблизости дворам(от "княжий двор" - жилище князя) - резиденция правителя, представителя знати, духовенства или зажиточного человека. В рабовладельческих деспотиях Востока и в восточной части Средиземноморья строительство дворцов было связан «Компании пивоваренных заводов». Это название улицы просуществовало до 1846 года. Однако в 1822 году появилось параллельное название – Морская улица, по Морскому госпиталю, летние отделения которого находились на этой улице (ныне это дом № 6). 7 марта 1858 года ей присвоили новое наименование – Нижегородская, в честь Нижнего Новгорода. Этим постановлением ряд улиц в Выборгской части города был наименован по городам Среднего и Нижнего Поволжья (сейчас существуют Астраханская и Саратовская улицы). Через четыре года Нижегородскую улицу продлили до Невы, а в 1873-м – в другую сторону, до новой железной дороги. 11 марта 1893 года проезд продлили еще дальше, через железную дорогу до Арсенальной улицы, но в 1920-е годы этот участок вошел в территорию товарной станции. Сохранившаяся восточная его часть ныне относится к Минеральной улице.

21 октября 1949 года Нижегородскую улицу переименовали в улицу Лебедева, в честь академика Сергея Васильевича Лебедева (1874-1934), русского химика, создателя метода промышленного получения синтетического каучука. В 1949-м отмечалось 75-летие академика, который жил здесь с 1917-го до самой смерти, сначала в доме № 6, а затем в доме № 10г. Именно с этой улицы, из Военно-медицинской академии, поздним вечером 29 декабря 1927 года вышел и сел в трамвай, следовавший к Московскому вокзалу, сотрудник лаборатории Лебедева Валентин Краузе, которому было поручено отвезти в Москву первый образец полученного синтетическим способом каучука.

На улице Академика Лебедева – такая форма названия установилась в середине 1950-х годов – установлены три мемориальные доски ученому: на здании Военно-медицинской академии и на домах, в которых жил Сергей Васильевич.