До 1985 года именовалась улицей Новой, а до 1980-го включала в себя нынешний проезд Георгия Митирева.
Была переименована в честь Почетного гражданина Самары, доктора медицинских наук, Героя Социалистического Труда, врача-офтальмолога Тихона Ерошевского. С 1949 по 1959 год он руководил Куйбышевским медицинским институтом, там же до конца жизни заведовал кафедрой глазных болезней. Был главным инициатором строительства в Куйбышеве специализированной офтальмологической больницы, ныне носящей его имя.
В дореволюционные времена район, в котором находится улица Ерошевского, представлял собой садово-дачный массив. В частности, здесь находилась дача купчихи Евдокии Шихобаловой, которая в 1910 году вышла замуж за композитора Илью Шатрова. На пластике с его вальсом «Дачные грезы» изображена та самая шихобаловская дача. Находилась она рядом с перекрестком нынешних улиц Ерошевского и Часовой.
В 1927 году этот район был отдан под жилую застройку заводу № 42 (он же – завод им. Масленникова). Создать единый архитектурный ансамбль по разработанному проекту здесь не получилось. Жилая застройка на участке улицы Ерошевского от Ново-Садовой до Часовой велась с 1929 до начала 1940-х годов. Дома здесь имеют разную планировку и относятся к разным архитектурным стилям.
Особенно можно отметить дом №6 – яркий пример стиля постконструктивизм, в котором переплелись планировочные решения архитектуры авангарда и элементы декора сталинского ампира. Согласно легенде, дом был построен для швейцарских инженеров, приехавших в 1936 году налаживать на ЗИМе производство часов.
В послевоенный период завод имени Масленникова внес наибольший вклад в застройку этой улицы. Там, где сейчас стоит высотка с адресом Ерошевского, 31, находились двухэтажные дома, возведенные зимовцами в конце 1950-х годов в ходе “народной стройки”. В 1975–1977 годах напротив них были построены пятиэтажные дома, а также детский сад №29 (Ерошевского, 76 – 84). За желтые полосы на торцах зимовцы окрестили дома «гвардейскими».
Также в советский период здесь были возведены здания для научно-исследовательских институтов – «ВИТстройдормаш» (Ерошевского, 3) и «НИИКерамзит» (Ерошевского, 3а). Справа от них находится спортивный комплекс “Спартак”, введенный в эксплуатацию летом 1969 года.