До 1967 года – улица Ново-Диагональная. Была переименована в честь революционера Антонова-Овсеенко. В нашем городе Владимир Александрович жил с осени 1921 по осень 1922 года, занимая должность председателя Самарского губисполкома и одновременно – председателя губернской комиссии помощи голодающим (Помгол).
Что любопытно, первыми домами на улице Антонова-Овсеенко стали последние по нумерации – №№ 87—101. Это был квартал 584, большая часть домов которого была возведена для рабочих завода «Прогресс» в начале 1960-х годов.
Спустя несколько лет началась застройка в районе улиц Авроры и Ивана Булкина – кварталы 464 и 487. В 1968 году был построен дом с адресом Антонова-Овсеенко, 16-18, известный горожанам по наличию магазина «Автомобили».
На просторах улицы Антонова-Овсеенко нашлось место и для размещения учебных заведений. Прежде всего для Куйбышевского педагогического института (ныне – социально-педагогический университет). В 1973 году здесь был построен его новый корпус, в который переехали физико-математический и химико-биологический факультеты (Антоново-Овсеенко, 26). Спустя пять лет по соседству был открыт корпус факультета физического воспитания (Антонова-Овсеенко, 24). В нем же размещается зоологический музей, созданный в педагогическом институте еще в 1959 году. Среди его многочисленных экспонатов – ехидна и утконос, чучела которых были куплены братьями Шихобаловыми во время путешествия по Австралии.
На нечетной стороне улицы Антонова-Овсеенко, между улицами Карбышева и Запорожской в 1970-х годах было построено три техникума: машиностроительный, механико-технологический (ныне – торгово-экономический колледж) и учетно-кредитный (финансово-экономический колледж).
Адрес Антонова-Овсеенко, 53 в советское время был у учебно-производственного комплекса «Росбытсоюз». Одно из его зданий украшено мозаичным панно художника Бронислава Кураго «Молодежь в науке и производстве».
В 1971 году улица Антонова-Овсеенко была заасфальтирована на всем своем протяжении и стала полноценной транспортной артерией. Спустя год по ней уже курсировали троллейбусы 15 и 16 маршрутов. В 1986 году был пущен трамвай №23, благодаря чему улица Антонова-Овсеенко стала одной из немногих в нашем городе, по которой курсируют все три вида наземного общественного транспорта.
В 1980 году близ кольца с улицей Советской Армии было построено крупное административное здание – вычислительный центр областной конторы Госбанка (Антонова-Овсеенко, 44). Оно было одним из элементов проектируемой в то время площади им. 400-летия Куйбышева. Для нее отвели территорию близ перекрестка улиц Антонова-Овсеенко и Советской Армии. Увы, проект так и не реализовали.
В начале XXI века главной достопримечательностью улицы Антонова-Овсеенко был книжный рынок, который разместился на пустыре между улицами Карбышева и Энтузиастов. В советское время здесь планировали построить главный городской стадион. Проект также не был реализован, но для спортивных нужд этот участок использовался. В годы застоя здесь имелась трасса для картинга, на которой проводили в том числе и всесоюзные соревнования.
