В XVII столетии на участке между Петровкой и Большой Дмитровкой располагалась Рождественская улица, получившая свое название в честь храма Рождества Пресвятой Богородицы в Столешниках (к сожалению, церковь была разрушена в 1927 году). Но поскольку совсем рядом была еще одна улица с таким же названием, в XVIII веке здравый смысл восторжествовал – чтобы не вносить путаницы в московскую топонимику, улочку возле Петровки переименовали в Столешников переулок.
Изначально он был застроен деревянными двухэтажными домами, в которых на первом ярусе были торговые лавки, а на втором – жилые помещения. Пожар 1812 года практически полностью уничтожил этот уголок Москвы. После окончания Отечественной войны переулок начали застраивать заново, но постройки были уже из кирпича и камня. Многоэтажные дома здесь стали появляться уже в конце XIX – начале ХХ веков.
При советской власти переулок сохранил свой торговый статус. Здесь находилось множество магазинов, о которых москвичи и гости столицы до сих пор вспоминают с ностальгией: «Мужские сорочки», «Меха», «Торты», «Диафильмы», «Книги», «Фрукты-Вино».
В наши в Столешниковом переулке можно увидеть несколько интересных памятников архитектуры: палаты XVII века, доходный дом с магазином Леве, усадьбу Кожиных, дом Никифорова-Титовых, доходный дом купцов Карзинкиных.
Не так давно Столешников переулок в рамках реализации городской программы по благоустройству исторического центра Москвы сделали частью пешеходной зоны, которая тянется от улицы Тверской до улицы Рождественки.