Долгое время улица не имела собственного названия. В 1931 году, с началом строительства фабрики-кухни завода им. Масленникова, эту безымянную улицу стали именовать переулком около Фабрики-кухни. В 1934 году он был переименован в честь революционера, наркома просвещения РСФСР Анатолия Луначарского, несколько раз выступавшего в Самаре с докладами и лекциями.
Датой рождения улицы Луначарского можно считать 1915 год. Тогда по ней на отрезке от Мичурина до Ново-Садовой была проложена трамвайная линия, по которой до 1925 года ходил трамвай № 5. Сам участок на тот момент еще не был застроен, дома тут стали возводиться только в 1920-х годах.
Первая весомая достопримечательность на улице Луначарского появилась в 1932 году. Это была Линдовская насосная станция. Ее современный корпус с адресом Луначарского, 56 был построен в 1977 году. В 2016 году рядом с ним появилась Аллея Славы самарского водопровода, главная достопримечательность которой – скульптурная композиция «Русалочка у водоразборной колонки».
В 1938 году на улице Луначарского была построена типовая школа. Позднее это был корпус Куйбышевского индустриально-педагогического техникума (народное название – КИПТы) с адресом Луначарского, 12. Рядом в 1982 году было построено общежитие для его студентов.
В 1942 году по улице Луначарского пролегла Линдовская железнодорожная ветка, которая обслуживала ГПЗ 4 и завод им. Масленникова. Она была демонтирована в первой половине 1990-х годов.
Первый полноценный жилой квартал на улице Луначарского появился лишь в 1953 году. Тогда жилищно-строительный цех ГПЗ 4 возвел двухэтажные дома по чётной стороне улицы на отрезке между улицами Мичурина и Гая.
В 1958 году на улице Луначарского появился первый пятиэтажный дом – № 28. Его возвел для своих работников облавтотрест. В 1983 году был построен девятиэтажный дом № 60, ставший архитектурной доминантой перекрестка улицы Луначарского и Московского шоссе.
В XXI веке улица Луначарского обогатилась станцией метро “Российская” (открыта в 2007 году) и двумя высотками, в том числе печально известным ЖК «Ракета» (Луначарского, 3), на фоне которого визуально «потерялась» ракета реальная, установленная на проспекте Ленина.
