Эта улица не сразу стала такой, как она есть, как не сразу устоялась планировка Выборгской стороны. Первое известное ее название – Куше-левский проспект. Он начинался от Бабурина переулка (ныне улица Смо-лячкова), проходившего тогда дальше на восток (железной дороги еще не было), доходил до современного дома № 46 и далее шел на восток по нынешней улице Жукова к даче Кушелева-Безбородко. Название Кушелев-ский проспект существовало с 1836 по 1846 год, позже на картах этот проезд обозначали по-разному: Старомуринская дорога, Муринская и даже дорога в Мурино. В середине XIX века считалось, что чуть ли не все проезды Выборгской стороны в конечном счете ведут в Мурино, потому здесь существовали больше десятка «Муринских» названий.

В 1877 году дорогу (до нынешнего дома № 46) присоединили к Бабурину переулку. А 16 апреля 1887 года ей дали самостоятельное имя – Чугунная улица. К тому времени здесь обосновались чугунолитейные мастерские нескольких заводов (современные завод им. Карла Либкнехта и ЛОМО).

Участок улицы от дома № 46 до Полюстровского проспекта менял название дважды. С 1860 года он входил в состав Старо-Муринской дороги. В 1936-м к Чугунной присоединили участок Лабораторного шоссе.

Участок от Литовской до Менделеевской улицы возник лишь в 1930-е годы и первое время именовался Нюстадтской улицей. До 1913 года так называлась первая половина Лесного проспекта, а потом имя почему-то «переехало» сюда. В 1950-е годы Нюстадтскую улицу тоже присоединили к Чугунной.

В конце 1990-х годов был закрыт выезд на Полюстровский проспект, и сейчас Чугунная улица проходит от Литовской в тупик за Арсенальную улицу.