Название улицы – «Старая Басманная» - существует с 1730 года, а до этого улица называлась просто Басманной. В XVII веке здесь находилась Басмнная слобода. Есть две распространенные версии объяснявшие чем занимались жители слободы. По одной что здесь жили дворцовые пекари, выпекавшие казенный хлеб «басман». По другой - ремесленники которые «басмили», т.е. делали широко распространенные узорные украшения на металле или коже.
С начала и до конца XVII века по этой слободе проходила главная дорога из Кремля в дворцовое село Рубцово на реке Яузе, в 1627 году переименованное в Покровское, с 1650-х годов царь Алексей Михайлович ездил по ней в Преображенское. Только Петр I в 1690-х годах стал ездить в Преображенское не по этой дороге, а по современной Новой Басманой улице.
С перенесением в 1713 году столицы в Петербург во многих дворцовых слободах изменился состав населения. Близость Немецкой слободы и Лефортова, в которых часто проживали и ставили свои дворцы царицы – преемницы Петра I ,а за ними также строили дома и дворцы знатнейшие вельможи, все это сильно повлияло на застройку и заселение Басманной.
По переписи 1742 года, на Старой Басманной улице находились 104 двора, из которых 2 принадлежали генералам, 3- дворцовым служителям, 3 – чиновникам, 3- иноземцам, 6 – мастерам и ремесленникам, 14 – тяглецам слобод, 22 – купцам из других слобод, 15 – тяглецам Басманной слободы и 15 – купцам той же слободы. Получается, что только порядка 30 процентов дворов оставалось в то время за коренными жителям слободы.
Возможно по этому на плане 1739 года показана намечавшаяся «реконструкция» бывшей Басманной слободы: строительство квартала между Старой и Новой Басманными улицами был распланирован на 26 приблизительно одинаковых земельных участков, с которых удалялись все строения, а по улице намечался сомкнутый ряд домов, поставленных «в линею»; то же сделано и по другую сторону улицы.
Позднее на улице поселилось много знати, купцов и заводчиков (князья Куракины, Голицыны, Демидов и другие), построивших великолепные дома. Дом Куракина, ныне Университет инженерной экологии, построенный в 1790 годах М.Ф. Казаковым. Тут находилась представительная дворянская усадьба, «бриллиантового» князя Александра Борисовича Куракина, прозванного так потому, что он появлялся на балах в костюме, сплошь усыпанному алмазными украшениями. Куракин воспитывался вместе с цесаревичем Павлом и после его воцарения стал канцлером и кавалером высших орденов. Но попав в немилость к Павлу, князь удаляется от двора в Москву, где на Старой Басманной приобретает участок и строит большой дом. После кончины Куракина дворец сдавался в наем; в частности французскому маршалу Мармону, на балу у которого в 1826 году присутствовал Николай I. В 1836 году здание передается для Землемерного училища, ставшего позднее Межевым Институтом (Константиновским, в честь сына Павла), первым директором института был будущий писатель – С.Т. Аксаков.
Дворяне Басманной улицы в 1751 году построили стоящий здесь доныне грандиозный храм Никиты Мученика (архитектор Д.В.Ухтомский). Расположен храм на месте деревянной церкви построенной еще при Василии III, в 1517 году, в память пребывания в Москве иконы Владимирской Богоматери, с освящёнными в ней приделами великомученика Никиты и Рождества Иоанна Предтечи (с этих пор за храмом укрепилось нынешнее название).
В пожар 1812 года Старая Басманная выгорела. Уцелели лишь дома графа Румянцева, князя Куракина, Салтыкова, Аникеева и купца Александрова.
На углу Токмакова переулка, стоял дом тетки Пушкина – Анны Львовны, а нынешнем саду имени Баумана, между Старой и Новой Басманными, в маленьком домике более двадцати лет жил друг Пушкина П.Я. Чаадаев.
В 1930 –х годах в связи с реконструкцией Земляного вала старые дома в начале Старой Басманной снесли и простроили многоэтажные задния. С 1922 по 1992 года улица носила название – Карла Маркса
