До 1949 года – Одиннадцатая линия Безымянки. Является одной из центральных улиц этого района Самары.
Ново-Вокзальная проходит по территории Безымянки на отрезке от железнодорожной линии до проспекта Карла Маркса. Старейшие сохранившиеся до наших дней дома были построены еще в 1942 году. Это двухэтажки №№ 24, 30, 32 и 34, находящиеся близ бывшего кинотеатра “Юность”. Даже в 1961 году, когда он начал свою работу, большая часть квартала была застроена одноэтажными бараками, возведенными в начале Великой Отечественной войны. Последние из них были снесены на рубеже 1970–1980-х годов.
А вот в соседнем квартале 678 это архитектурное наследие военного лихолетья сохранялось вплоть до 2010-х годов. Главная его достопримечательность – школа № 65, построенная в 1959 году. В ней учился известный актер театра и кино, уроженец Куйбышева Юрий Чернов.
Активно застраивался безымянский отрезок улицы Ново-Вокзальной в 1950-х годах, когда от Физкультурной до улицы Свободы протянулись пятиэтажные сталинки. Здесь был разбит сквер, в котором в 1986 году был установлен бюст генерального конструктора авиационных и ракетных двигателей, академика Николая Кузнецова. Это произошло еще при жизни Николая Дмитриевича – такого признания удостаивались дважды Герои Соцтруда. Памятуя о профессии Николая Кузнецова, в 2014 году этой зеленой зоне присвоили имя собственное – сквер Авиаконструкторов.
Хорошо был известен жителям города дом № 12, в котором в советское время размещался филиал агентства Аэрофлот и его билетные кассы. От перекрестка Ново-Вокзальной и Победы в аэропорт «Курумоч» отправлялись автобусы № 136.
Из других достопримечательностей этого района стоит отметить открытый в 1980 году стадион “Орбита” (Ново-Вокзальная, 70а). Его обустройством занимался завод “Гидроавтоматика”. После недавней реконструкции здесь появился полноценный спортивный комплекс.
На отрезке от проспекта Карла Маркса до улицы Стара-Загоры Ново-Вокзальная проходит между 9-м (четная сторона) и 8-м микрорайонами. Примерно в 1950-х годах эта территория была отдана под размещение военных частей. Во второй половине 1960-х началась постепенная застройка их территорий жилыми домами. Наиболее активно этот процесс шел в постсоветский период на территории 8-го микрорайона. Сейчас о существовании на улице Ново-Вокзальной воинских частей напоминает только бывшее здание казармы, перепрофилированное в офисный центр (Ново-Вокзальная, 116), владельцы которого поместили на его фасад пятиконечную красную звезду.
В 9-м микрорайоне помимо жилых домов строились административные здания. Так, на рубеже 1970–1980-х годов была возведена АТС (Ново-Вокзальная, 112а) и здание Россельхозцентра (Ново-Вокзальная, 112б).
Отрезок Ново-Вокзальной от улицы Стара-Загоры до Московского шоссе застраивался преимущественно в конце 1960-х – начале 1980-х годов. Возведение здешних микрорайонов – 7-го и 10-го – велось на свободных площадях. Лишь ближе к Московскому шоссе, на территории 11-го микрорайона, пришлось снести частный сектор – поселок Карбюраторного завода. Локальной достопримечательностью можно считать дом с адресом Ново-Вокзальная, 231, построенный в 1968 году. Он стал первой панельной девятиэтажкой в нашем городе.
На отрезке между Московским шоссе и Ново-Садовой улица Ново-Вокзальная приобрела свой нынешний вид лишь в середине 1990-х годов. Тогда завершилась реновация территории еще одного военного городка. На его месте был построен микрорайон “Метеоцентр”. Среди здешних высоток находится двухэтажное кирпичное здание – часть того самого военного городка (Ново-Вокзальная, 251а). Построено оно было, по некоторым данным, еще в 1939 году.
Четная сторона улицы Ново-Вокзальной в этом районе была отдана студентам. В 1980-х годах здесь открыли общежитие СамГУПС (Ново-Вокзальная, 160) и один из корпусов медицинского колледжа им. Ляпиной (Ново-Вокзальная, 162). Еще одна достопримечательность этой локации — мурал на торце дома № 267. В 2017 году московские граффитисты украсили здание портретом знаменитого конструктора ракетно-космической техники Дмитрия Козлова.
Последний отрезок улицы Ново-Вокзальной был известен самарцам еще в XIX веке. В 1867 году близ ее пересечения с современной улицей Солнечной был открыт архиерейский скит. До наших дней от его построек сохранилась каменная трапезная (Ново-Вокзальная, 178), возведенная в первой половине 1890-х годов. Это здание является объектом культурного наследия регионального значения.