Vejen har sit navn, fordi den førte ud til Vester Fælled, som var græsningsareal for dyrene, der hørte til bondegården på Vesterbro og i Valby.
Vesterfælledvej fik sit navn i 1869 og efterhånden begyndte boliger at skyde op ved vejen. Det var fortrinsvis arbejderboliger til bryggeriet Carlsberg, der under navnet Humleby, blev et lille kvarter for sig selv fra slutningen af 1880’erne.
I 1800-tallet lå Vesterfælledvej udenfor byen, hvis bebyggelse ikke var nået herud. Endnu omkring 1920 var Vesterfælledvej en grusvej med grøfter langs vejsiden.
Ved vejen lå en villa, som tilhørte bødlen, som arbejdede ved retterstedet på fælleden ved Amerikavej. Her blev senere et traktørsted, der hed Ny Ravnsborg.
Også i nyere tid er der bygget arbejderboliger ved Vesterfælledvej. I midten af 1970’erne blev Bryggergården (herunder) mellem Angelgade og Alsgade opført med Poul Kjærgaard (1912-1989) som arkitekt.
Bygherren var Københavns Socialfilantropiske Byggeselskab, men Carlsbergbryggerierne støttede etableringen.
I forbindelse med Bryggergården ligger Vesterbro Svømmehal med solbadningsterasse på taget.
Ved Vesterfælledvej lå tidligt forskellige virksomheder, f.eks. en cikoriefabrik, et teglværk og fra begyndelsen af 1900-tallet grossistvirksomheden S. N. Meyer og Co, der forhandlede huder og skind.
På hjørnet af Vesterbrogade lå fra 1853 Bing & Grøndahls porcelænsfabrik.