Ouvert par lettres patentes de juillet 1676, le boulevard Montmartre doit son nom à la proximité de l'ancienne porte Montmartre, percée dans l'enceinte des Fossés-Jaunes. Large de 35 mètres pour seulement 215 mètres de longueur, il s'étire de la rue Montmartre à la rue de Richelieu — un tronçon bref, mais d'une densité d'histoire sans commune mesure avec ses dimensions.
Dès le Consulat, le boulevard s'impose comme un lieu de spectacle et d'innovation. Au n° 11, l'Américain William Thayer fait construire l'une des premières rotondas parisiennes de panoramas : les toiles représentent le Palais-Royal et la prise de Toulon par les armées républicaines — une façon neuve, immersive, de faire voir l'histoire en train de s'écrire. En 1807, Marguerite Brunet, dite Mademoiselle Montansier, chassée du Palais-Royal par décret impérial, installe ses Variétés au n° 7 ; Zola s'en souviendra pour Nana. Quelques années plus tard, les compositeurs Boieldieu (au n° 10, vers 1825) puis Rossini (aux n° 10-12, entre 1829 et 1833, venu pour Guillaume Tell) y établissent leur domicile, faisant du boulevard un salon musical à ciel ouvert.
Le boulevard est aussi un carrefour politique autant que mondain. En février 1848, c'est au n° 1 que le drapeau rouge fait sa première apparition parisienne, à la tête d'un cortège venu du faubourg Saint-Antoine. Pendant la Commune, les cafés du boulevard servent de terrain d'espionnage au profit des versaillais, tandis que Jules Vallès et Léon Gambetta fréquentent ses adresses. Le n° 20 abrite un temps le journal Le Gaulois, dirigé par Arthur Meyer.
Mais c'est au n° 10 que se concentre le vertige des inventions modernes. En 1881, Alfred Grévin inaugure son musée de cire — héritier spirituel de la « Caverne des voleurs » de Curtius, boulevard du Temple — qui expose entre autres l'authentique baignoire de Marat. C'est ici qu'en 1892, Émile Reynaud présente pour la première fois son Théâtre optique avec trois films animés, précurseur méconnu du cinéma. C'est ici encore que débutent Georges Méliès (1886) et que, dès 1906, Charles Pathé ouvre au n° 5 ce que l'on considère comme la première salle de cinéma fixe et permanente au monde. Lénine lui-même, lors d'un séjour parisien en 1895, pousse la porte du Musée Grévin. En 1946, le passage Jouffroy, construit en fer et verre aux n° 10-12, reste l'un des passages les plus inventifs du quartier, premier à avoir été chauffé par le sol.