Der älteste Teil der Straße wurde 1882 vom Kreis Teltow als Kreis-Chaussee angelegt. Im Stadtplan Berlins von 1901 war der Kronprinzessinnenweg namentlich als Verlängerung des Königsweges ab Höhe Werkstattstraße (heute Cordesstraße) eingezeichnet. Der Weg verlief parallel zur Avus. Der Verlauf des Kronprinzessinnenweges veränderte sich im Laufe der Jahrzehnte u. a. durch den Bau der Automobilstraße. Er wurde zwischen 1918 und 1920 auf Charlottenburger Gebiet in den Königsweg einbezogen. Nach 1932 fiel er durch Veränderung der Bezirksgrenze auf Wilmersdorfer Gebiet fort. Ein Abschnitt des Kronprinzessinnenweges in Wannsee wurde 1956 in Tillmannsweg umbenannt. Gleichzeitig wurde die am Bahnhof Wannsee gelegene Bahnhofstraße in den Kronprinzessinnenweg einbezogen. Der Kronprinzessinnenweg blieb nur in Wannsee und Nikolassee bestehen.