Дорога идёт от набережной Обводного канала до улицы Самойловой западнее Московской железнодорожной линии.

Первое её название – Безымянная, оно известно с 1889 года. Тогда дорога была длиннее, она доходила до железнодорожного моста у нынешней станции 5-й километр. Здесь был переезд через Московскую железнодорожную линию на несуществующую ныне Заводскую улицу, которая вела на восток к Невскому заводу.

В начале XX века Безымянная дорога стала Нобельской или Нобелевской, так как шла мимо керосиновых складов товарищества братьев Нобель. Нефтехранилище на этом месте находится и сейчас; его современный адрес – улица Салова, 34.

Нобели – известная во всём мире семья шведских предпринимателей. Первым из них предприятие в Петербурге построил в 1842 году Эммануэль Нобель (1801–1872), известный как изобретатель подводных мин, поставлявший их русской армии во время Крымской войны.

Его сын Альфред Нобель (1833–1896) – наиболее известный представитель фамилии, изобретатель динамита и учредитель Нобелевских премий, но в России он работал мало.

Дело отца в Петербурге продолжил брат Альфреда, Людвиг Нобель (1831–1888), открывший в 1862 году завод «Людвиг Нобель» на Выборгской стороне (ныне «Русский дизель»).

В 1876 году он вместе с Альфредом и третьим братом – Робертом – занялся добычей нефти в Баку, а три года спустя основал товарищество братьев Нобель, ставшее крупнейшей нефтедобывающей компанией в России; ему и принадлежали склады на Нобельской дороге.

В 1888 году руководителем товарищества стал сын Людвига – Эммануэль II Нобель (1859–1932).

В начале 1918 года предприятия Нобелей были национализированы, а Эммануэль Нобель уехал в Швецию.

10 сентября 1935 года изменили наименование дороги, убрав фамилию прежнего хозяина, но сохранив суть – Нефтяная. Участок дороги южнее улицы Самойловой исчез в 1950-е годы.