Vejen har navn efter Prinsesse Marie (1865-1909), som var kong Christian den 9.’s svigerdatter. Hun var gift med prins Valdemar og parret boede dels i Det Gule Palæ i Amaliegade, dels på Bernstorff Slot nord for København.
Marie gav selv i 1905 tilladelse til, at vejen blev opkaldt efter hende. Hun har også givet navn til Prinsesse Maries Hjem for gamle Sømænd og Sømænds Enker i Wildersgade på Christianshavn.
Hvor vejen ligger, lå indtil omkring 1900 ølbryggeriet Svanholm. Det var blevet anlagt her omkring 1850 og rummede et udsalgssted for produkterne. Denne “Ølhalle”, havde navnet Thorshal, og blev efter et par flyttet til Vesterbrogade, hvor kundeunderlaget sikkert var bedre.
Hovedparten af den ældre bebyggelse på Prinsesse Maries Allé er opført omkring 1905. Husrækken på vestsiden har et bugtet forløb, som formentlig har været en måde at gøre lejlighederne lidt mere attraktive og mondæne end i den slumagtige bebyggelse i de nærliggende gader, f.eks. Schønbergsgade.