В 1966 году улица получила свое имя в честь бойцов стрелковой дивизии генерал-майора Ивана Васильевича Панфилова.
В 1941 году дивизия принимала участие в обороне Москвы, стремясь остановить немцев на подступах к столице на Волоколамском направлении.
16 ноября 1941 года произошло сражение у разъезда Дубосеково, положившее начало истории о «28 панфиловцах».
Преимущество силы было на стороне врага, но панфиловцы несколько часов сдерживали его пехотную и танковую атаки. Их подвиг стал вдохновляющим примером для многих советских солдат. Фраза «отступать некуда – за нами Москва!», которую, как считается, произнес перед последней атакой политрук Василий Клочков, стала крылатой в годы Великой отечественной войны. Воины этой дивизии ценой своих жизней закрыли врагу дорогу к Москве.
Hа этой улице сооружен памятник в честь стойкости и мужества воинов дивизии. Памятник стал эмблемой всего Северо-Западного административного округа.
Столичная улица Героев Панфиловцев пролегает в московском районе Северное Тушино, входящего в СЗАО. Московская ул Героев Панфиловцев проходит полукругом от расположенного по-соседству бульвара Яна Райниса и вплоть до старинной усадьбы Братцево. Итак, ул. Героев Панфиловцев имеет протяжённость приблизительно 2400 метров.
Ранее, на стене жилого дома, расположенного на столичной ул Героев Панфиловцев № 12 к1 имелась мемориальная доска, которая была уничтожена ещё в 2010 году. Это произошло в ходе проводившихся работ по облицовке дома.