Как следует из её названия, улица находится в районе, образовавшемся на месте деревни Автово (по самой распространенной версии от финского autio – «пустошь»), существовавшей ещё до основания Петербурга.

По проекту 1940 года предполагалась прокладка трёх параллельных улиц (современные улица Маршала Говорова, улица Зайцева и Автовская), соответственно и улица первоначально называлась 3-я прорезка или, как вариант, 3-я Параллельная улица.

В проектной документации встречается ещё наименование Лиговская улица, как проходящая в направлении Лиговского канала, Автовской же предполагалось назвать другую, так и не появившуюся улицу, которая должна была начинаться от улицы Якубениса (ныне Краснопутиловская улица) ближе к её пересечению с Перепутной улицей (улица Червонного Казачества) и идти к железнодорожной линии.

Война помешала осуществлению проекта, и к 3 декабря 1956 года, когда улица получила своё нынешнее название (до этого она несколько лет именовалась Автовской прорезкой) был застроен только участок от проспекта Стачек до Краснопутиловской улицы. Второй участок – от Краснопутиловской улицы до улицы Возрождения – вошёл в состав улицы в 1963 году.