Улица проходит от 1-го Муринского проспекта до площади Мужества. В середине XIX века она входила в состав Средней Муринской дороги, служившей продолжением Большой Муринской дороги (ныне Парголовская улица). В то время Муринскими именовались чуть ли не все дороги, которые вели в направлении села Мурино.
5 марта 1871 года первый участок дороги вошел в состав 1-го Муринского проспекта, следующая ее часть до границы города, проходившей по современной Новороссийской улице, тоже должна была в него войти, но вместо этого с 1874 года она стала именоваться Институтской улицей, как проходившая вдоль территории Лесного института. Вторая часть дороги, за пределами города, получила название Малой Спасской улицы, поскольку вела в Спасскую мызу (иначе Кушелевка). В конце XIX века Институтская улица вошла в состав Малой Спасской. Современное наименование было присвоено 15 мая 1965 года в честь Героя Советского Союза, генерал-лейтенанта Дмитрия Михайловича Карбышева (1880—1945). Название составляет единый ансамбль с площадью Мужества и проспектом Непокоренных.
Дми́трий Миха́йлович Ка́рбышев родился в городе Омске. Блестяще закончил Сибирский кадетский корпус и Николаевское инженерное училище. Участник Русско-японской войны 1904-1905 гг., Первой мировой войны 1914-1918 гг., Гражданской войны 1918-1920 гг., Советско-финской войны 1939-1940 гг. Был ранен. Награжден орденами и медалями.
Д.М. Карбышев участвовал в перестройке крепостных сооружений во Владивостоке, принимал участие в строительстве фортов Брест-Литовской крепости. Помогал укреплять военные позиции по всей территории страны – от Украины до Сибири. В составе группы заместителя начальника Главного военно-инженерного управления по оборонительному строительству вырабатывал рекомендации войскам по инженерному обеспечению прорыва линии Маннергейма. В 1940 году Карбышев в звании генерал-лейтенанта инженерных войск, а в 1941 году ему присвоена учёная степень доктора военных наук (его перу принадлежат более ста научных трудов по военно-инженерному искусству, военной истории). Его теоретические пособия в вопросах инженерного обеспечения во время боевых операций и тактике инженерных войск считались основополагающими материалами при подготовке командиров Красной Армии перед Великой Отечественной войной.
В начале июня 1941 года Д. М. Карбышев был командирован в Западный Особый военный округ. Великая Отечественная война застала его в штабе 3-й армии в Гродно. Через 2 дня он перешёл в штаб 10-й армии. 27 июня штаб армии оказался в окружении. 8 августа 1941 года при попытке выйти из окружения генерал Карбышев был тяжело контужен в бою в районе Днепра, у деревни Добрейка Могилёвской области Белорусской ССР. В бессознательном состоянии был захвачен в плен. В его "Личном деле" в 1941 г. была сделана официальная отметка: "Пропал без вести".
Карбышев содержался в немецких концентрационных лагерях: Замосць, Хаммельбург. Здесь появился его девиз: «Нет большей победы, чем победа над собой! Главное - не пасть на колени перед врагом». Затем лагеря: Флоссенбюрг, Майданек, Аушвиц, Заксенхаузен и Маутхаузен. Неоднократно от администрации лагерей получал предложения сотрудничать. В обмен на сотрудничество Карбышеву предлагают условия для работы и проживания на территории Германии, делавшие его практически свободным человеком. Ответ Дмитрия Михайловича был исчерпывающ: «Мои убеждения не выпадают вместе с зубами от недостатка витаминов в лагерном рационе. Я солдат и остаюсь верен своему долгу. А он запрещает мне работать на ту страну, которая находится в состоянии войны с моей Родиной». Несмотря на свой возраст, был одним из активных руководителей лагерного движения сопротивления.
В ночь на 18 февраля 1945 года в концлагере Маутхаузен (Австрия), в числе других заключённых (около 500 человек), был после зверских пыток облит водой на морозе и погиб. Тело Д. М. Карбышева было сожжено в печах Маутхаузена.
Советские награды и звания:
22.02.1938 – орден Красной Звезды
1940 – орден Красного Знамени
16.08.1946 – орден Ленина, посмертно
16.08.1946 – Герой Советского Союза, посмертно.