La rue tire son nom d'un ancien lieu-dit, « la Rochette » ou « la Roquette », toponyme médiéval dont la saveur rocailleuse dit quelque chose de ce faubourg longtemps resté à la lisière de la ville. Partant de la place de la Bastille pour rejoindre le boulevard de Ménilmontant en plus d'un kilomètre et demi, elle est l'épine dorsale du quartier ouvrier qui porte son nom — un axe de sortie vers l'est, bordé de cours, d'ateliers et de petites industries.
L'histoire ancienne de la rue n'est pas sans éclat. Au n° 117, une propriété appartenait en 1588 à Philippe Hurault de Cheverny, ministre d'Henri III : au moment de la journée des Barricades, le prudent ministre était hors de Paris. Aux n°s 1 à 17, la Compagnie royale des Chevaliers de l'Arbalète et de l'Arquebuse tenait ses assises — milice bourgeoise qui prétendait descendre des 180 arbalétriers de 1108. Au milieu du XVIIIe siècle, le faubourg accueille des figures des Lumières : Michel-Jean Sedaine, le « maçon-poète » inventeur des trois coups frappés avant le lever de rideau et ami de Diderot, habite aux n°s 49-51 de 1751 à 1763 ; René-Antoine Réaumur, dont l'échelle thermométrique à alcool reste dans toutes les mémoires, réside au n° 124-126 en 1752. Le jeune Jules Michelet, futur historien, y loge à son tour de 1818 à 1827.
C'est en 1871 que la rue de la Roquette entre dans l'Histoire à pleines barricades. Dès le matin du 18 mars, une des premières barricades du quartier Bastille se dresse au n° 34. Dans les semaines suivantes, la rue devient un théâtre de la Commune dans toute sa complexité : les jeunes détenus libérés par les fédérés depuis la prison de la Petite Roquette (n°s 143-147, ouverte en 1831) rejoignent les combattants, aux côtés de Marie Cailleux, servante d'auberge condamnée pour avoir manié les armes et érigé des barricades. Quatre otages, dont Mgr Surat, sont fusillés devant la prison. À la prison de la Grande Roquette — dont l'emplacement était délimité par les rues voisines — Mgr Darboy, archevêque de Paris, et d'autres otages sont assassinés le 24 mai. Lors de la Semaine sanglante, une barricade au n° 1 est provisoirement démontée pour laisser passer le cortège funèbre de Charles Hugo : les fédérés présentent les armes devant le fils de Victor Hugo. Les combats acharnés dans ce secteur sont décrits par Prosper-Olivier Lissagaray.
La rue reste ensuite un repaire de bohème et d'engagement. Paul Verlaine la fréquente assidûment : il boit dans les cafés du n° 5 (1882-1883) et rédige ses Poètes maudits au n° 17 (1883-1896). La Petite Roquette, reconvertie en prison pour femmes en 1932, incarcère pendant l'Occupation quelque 4 000 résistantes, dont Pierre Brossolette, et voit en 1961 l'évasion de six militantes algériennes et françaises. La prison est démolie en 1974 ; son portail subsiste à l'entrée du square, ses pierres calcaires encore incrustées de cérithes vieux de cinquante millions d'années.