Название XI—XII веков дано по дороге, ведущей в город Дмитров.
    К XIV веку по обеим сторонам дороги в Дмитров сформировалась слобода, где жили торговцы и ремесленники (седельники, калашники, тележники и другие). Поскольку почти все они были выходцами из Дмитрова, то и слобода стала называться Дмитровской слободой. В XVI—XVII веках простых жителей слободы переселили по той же дороге, но подальше от Кремля, освобождая место для московской знати. Чтобы различать старую («большую») и новую слободы, новую слободу стали называть Малой Дмитровской слободой. По мере развития города слобода отодвинулась ещё дальше по дороге: так к концу XVII века сложилась Новая слобода.
    Уже в середине XVIII века эти слободы стали улицами и назывались, как и сегодня Большой Дмитровкой, Малой Дмитровкой и Новослободской улицей.
    На углу Большой Дмитровки и Столешникова переулка до 1859 года существовала типография Семена Селивановского под управлением его сына, Николая.
    В начале 1920-х годов улицу ненадолго переименовали в улицу Эжена Потье в честь участника Парижской коммуны и автора «Интернационала».
    В 1937 году улицу переименовали в Пушкинскую улицу в связи со 100-летием со дня смерти А. С. Пушкина, при том, что у улицы с поэтом общее только то, что в одном из её домов в 1830 году он проиграл крупную сумму денег карточному шулеру В. С. Огонь-Догановскому. Этот проигрыш Пушкин выплачивал по частям в течение многих лет, и последнюю часть выплатили его наследники уже после гибели поэта на дуэли. В 1994 году улице было возвращено её историческое название.