Відома з 1837 року, ця вулиця вела від Контрактової площі на Оболонські луки та сполучалась зі шляхом на Вишгород. За роки існування вона змінювала назву декілька разів. Сучасну назву вулиця отримала в 1869 році на честь церкви Костянтина та Олени, яка знаходилася поруч і була знищена в 1930 році.

Архітектурі Костянтинівської вулиці, як і Подолу загалом, притаманне те, що найстаріші будівлі стоять на початку вулиці, ближче до Контрактової площі, а далі, на північ від вулиці Щекавицької домінує забудова другої половини ХХ століття. Серед пам’яток, пов’язаних із вулицею, — Гостинний двір, фонтан «Самсон», садиба київського войта Яна Биковського.

Костянтинівською з 1891 року пролягає лінія трамваю — спершу кінного, а з 1894 року — електричного, що сполучає Поділ із Куренівкою та Пущею-Водицею.