Звездинская улица была устроена как продолжение Малой Покровской, соединяющее ее по кромке заводненного Ковалихинского оврага с Алексеевской улицей, которая выходила к границе города. Северная линия Звездинки была определена планом Нижнего Новгорода 1824 г. и уточнена планом 1839 г., но из-за неудобств ландшафта долгое время застраивалась лишь отдельными участками.
После рассечения в 1840-х гг. Покровского пруда земляной дамбой образовалось два водоема. Нижний пруд, сбрасывавший воду непосредственно в Ковалихинский овраг, сохранялся вплоть до 1870-х гг., а верхний (между Малой Покровской улицей и Новой площадью за усадьбой Улыбышева) был уничтожен. Постепенно засыпался и Ковалихинский овраг, в котором в 1873-1874 гг. по проекту академика Л. В. Даля Нижегородское общество охоты организовало тир (на месте стадиона «Водник»), а на пруду зимой регулярно устраивались массовые гуляния и катания на коньках. Тогда же стала активно застраиваться южная сторона оврага при сохранении значительного расстояния между линиями жилых домов.
Звездинская улица сначала называлась «идущей к Ковалихинскому оврагу», но с 1860-х гг. из-за причудливо расходящихся в стороны глубоких «водомоин», похожих по форме на звезду, эта часть оврага стала именоваться Звездинкой.
Такое же название получила и улица.
Дом № 5 Б на Звездинке известен тем, что в нем в 1880-1881 и 1883-84 гг. жил «в людях» Алексей Максимович Горький. Дом № 10 - главный дом усадьбы купчихи М. И. Сизовой, построенной по проекту архитектора С. А. Левкова в 1907-1909 гг. Флигель этой же усадьбы значится под номером 10 Б. Других памятников истории и архитектуры на Звездинке не сохранилось. Лишь сквер в центре улицы остался в тех же границах, что и на дореволюционной фотографии М. П. Дмитриева.
