Gaden har sit navn efter værtshusholderen Werner Dam, der i 1733 etablerede sig i området mellem Vesterbrogade og Gammel Kongevej.
Han døde i 1762, og stedet blev overtaget af en ny værtshusholder, der hed Egholm og han kaldte nu beværtningen for Egholmsdal.
Werner Dams navn hang alligevel ved, for i begyndelsen af 1800-tallet nævnes vejen som „den såkaldte Vernerdam‟. I 1811 kaldes den officielt for Wærnedamsveyen.
Værnedamsvej danner grænsen mellem Københavns og Frederiksberg kommuner. Grænsen går dog ikke midt i vejen med forskudt, så den skiftevis går på øst- og vestsiden.
Ud mod Frederiksberg Allé lå tidligere det berygtede værtshus Rosenlund. Her var dans og optræden af sangerinder – og ofte besøg af politiet, når stemningen blev for høj. Det blev omdøbt til Colossæum, måske fordi stedet havde fået et dårligt ry – men det hjalp vistnok ikke.
Hvor Colossæum havde ligget, var fra 1856 Latin- og Realskolen på Værnedamsvej. Den var grundlagt nogle år før af Hans og Carl Schneekloth og fik derfor også navnet Schneekloths Latin- og Realskole. Fra 1919 til 1930 hed den Svanholm Gymnasium, efter det nærliggende landsted Svanholm, der også har givet navn til Svanholmsvej.
Da der i kvarteret boede mange ældre mennesker, var der efterhånden ikke tilstrækkeligt elevgrundlag. I 1969 flyttede skolen derfor til Brøndbyvester. Bygningen på billedet herover var skolens indtil 1886, hvor den blev overtaget af Dansk Sløjdlærerskole.