C'est une ordonnance du Bureau des Finances du 16 janvier 1789 qui ouvre ce boulevard à la circulation, quelques semaines à peine avant que la Révolution n'éclate. L'axe longe alors l'ancienne commune des Batignolles, dont il tire son nom — village absorbé par Paris en 1860 seulement, lors du grand annexion haussmannien. Son gabarit généreux (42 mètres de large, 750 mètres de long) en fait dès l'origine une voie de promenade autant que de transit, reliant la place de Clichy au quartier d'Europe. La dénomination officielle « boulevard des Batignolles » n'est cependant fixée que par l'arrêté du 30 décembre 1864.
Le boulevard porte encore, au n° 43, la mémoire du mur des Fermiers généraux : un poste d'octroi y fonctionne tardivement entre 1830 et 1835, et quelques poutres métalliques subsistant au n° 43 bis rappellent l'ancien Pont de l'Europe — ces mêmes structures qui fascinent les peintres du quartier. Claude Monet et Gustave Caillebotte s'en inspirent pour rendre la féerie industrielle de la gare Saint-Lazare et de ses abords. Non loin, au n° 88, Louise Michel pose ses valises à son arrivée à Paris et enseigne chez Mme Vollier ; au n° 34, Émile Zola prend la défense d'Édouard Manet refusé au Salon de 1866. Plus haut, le salon de la Marquise Elisa de Ricard, au n° 10, réunit entre 1866 et 1867 les poètes parnassiens — Charles Leconte de Lisle, Sully Prudhomme et leurs amis —, faisant du boulevard un foyer discret de la vie littéraire du Second Empire.
La Semaine sanglante de 1871 laisse des traces cuisantes sur le boulevard. Au n° 45, les Zouaves de la Commune résistent farouchement dans un collège alors en construction ; les Versaillais massacrent les survivants et y installent une cour martiale. Au n° 44, Benoît Malon échappe à la mort caché par Ferdinand Buisson et sa mère chez le concierge du Temple protestant. Ces épisodes font du boulevard un fragment à part entière du récit tragique de la Commune.
La vocation artistique et théâtrale du boulevard se prolonge longtemps : Pierre-Jacques Seveste y avait dès 1830 ouvert l'une de ses salles populaires au n° 78 bis ; c'est dans ce même théâtre — devenu le Théâtre des Arts sous la direction de Jacques Hébertot, qui y accueille notamment Charles Dullin, Sacha Guitry, Edwige Feuillère et Ludmilla Pitoëff — que le 4 septembre 1945 est créé le Caligula d'Albert Camus, révélant au monde un certain Gérard Philipe.