La rue de Bagnolet porte le nom le plus simple qui soit : c'est le chemin qui mène à Bagnolet, bourg voisin dont les maraîchers approvisionnaient Paris. Longue d'un bon kilomètre et demi, elle traverse trois quartiers — Charonne, Père-Lachaise, Saint-Fargeau — et relie le boulevard de Charonne au boulevard Davout, traversant en chemin une frange de la ville qui n'est intégrée à Paris qu'en 1860. L'arrêté du 2 avril 1868 lui donne officiellement son nom, du moins pour le tronçon entre le boulevard de Charonne et la place Saint-Blaise ; le reste suivra à mesure que le bâti se densifie.
Son adresse la plus chargée d'histoire est sans doute le n° 148, où le mystérieux baron de Batz — financier royaliste et intrigant de génie — réunit autour d'un festin les conjurés de Charonne. L'objectif : organiser l'évasion de Marie-Antoinette, puis, faute de mieux, retourner la situation en corrompant le député François Chabot. Ce « complot de l'Œillet » reste l'une des aventures les plus romanesques de la Révolution, et la maison de la rue de Bagnolet en fut l'un des quartiers généraux.
La Semaine sanglante de 1871 ensanglante littéralement la rue. Aux n° 60-67, une vingtaine de fédérés qui s'étaient rendus contre promesse de la vie sauve — dont un enfant brancardier — sont massacrés par traîtrise. Aux abords du n° 119, on découvrira en 1897 une fosse commune contre le mur du presbytère : quelque 800 fédérés y avaient été enterrés en hâte après les exécutions. Le même cimetière de Charonne accueille des tombes qui racontent d'autres destins : Henry Bauer, fils naturel d'Alexandre Dumas père, Communard déporté en Nouvelle-Calédonie ; mais aussi, plus sinistrement, Robert Brasillach fusillé en 1945, Paul Marion vichyste, et Maurice Bardèche, fondateur du négationnisme en France.
La rue garde aussi les traces d'un Paris laborieux et ferroviaire : la gare de Charonne de la Petite Ceinture (n° 102 bis), active de 1852 à 1869, a survécu reconvertie en salle de concerts — la Flèche d'Or. Des passages industriels typiques de la fin du XIX° siècle persistent aux n° 15 et 35 ; une cité ouvrière s'adosse au Père-Lachaise au n° 85. Et c'est au n° 166 que naît en 1931 Guy Debord, futur situationniste, enfant d'une rue qui n'a jamais vraiment fini de se révolter.