В дореволюционный период была северной границей самого большого пригорода Самары — Мещанского поселка (в советское время – Северный поселок железнодорожников). В 1931 году была переименована из 4-й Поперечной улицы в улицу Магнитогорскую. В то время она была застроена исключительно частными домами.
В 1960–1970-х годах были построены современные дома по четной стороне улицы Магнитогорской. Один из них – № 6а – был возведен силами стройцеха ГПЗ 4. Нечетная сторона Магнитогорской застраивалась уже в 1990-х годах.
Главная достопримечательность этой улицы – Самарский научно-исследовательский ветеринарный институт (Магнитогорская, 8). Его здание было построено в 1967 году. На составленной 30 годами ранее карте Куйбышева на этом месте была отмечена свинобаза.