虹桥路系1901年由上海公共租界工部局越界筑路至程家桥，以其附近的虹桥镇命名。当时虹桥路东端的走向为今日的广元西路，起点在交通大学，后于90年代改道至徐家汇。

虹桥路沿路在1930年代和1940年代曾经修建一批别墅建筑，如1390号、1430号宋氏别墅、1440号陈氏别墅、1518号、2258号孔氏别墅、2275号、2310号罗别根花园（Rubicon Garden）、2374号、2409号沙逊别墅、2419号泰晤士报社别墅、美丰银行别墅等。其中一部分在1949年以后改为宾馆，如龙柏饭店、西郊宾馆等。原高尔夫球场则在1950年代改建为上海动物园。1990年代以后新建了上海市历史博物馆、广播大厦等。