La rue de Thorigny porte un nom ancien : dès le XVIe siècle, la famille de Thorigny possédait des biens dans ce quartier du Marais, et l'un de ses membres, le président Lambert de Thorigny, allait plus tard se faire construire le magnifique hôtel de l'île Saint-Louis. La voie elle-même s'appelait autrefois rue Neuve Saint-Gervais, puis rue des Morins, avant que son tronçon principal soit ouvert en 1620. Ce n'est qu'en 1865, par décret, que la dénomination « rue de Thorigny » est officialisée sur la portion reliant la place de Thorigny aux rues des Coutures Saint-Gervais et Sainte-Anastase ; trois ans plus tard, en 1868, le reste de la voie lui est réuni.
L'adresse la plus célèbre de la rue est son n° 5, l'hôtel dit « des Fermiers généraux » ou hôtel Salé — sobriquet que lui valut, dès 1659, la fortune de son propriétaire Pierre Aubert de Fontenay, fermier de la gabelle, c'est-à-dire collecteur de l'impôt sur le sel. Dans cet édifice baroque colossal, le jeune Honoré de Balzac fréquente une institution scolaire entre 1813 et 1814, avant d'y revenir habiter brièvement en 1815. En 1829, les mêmes murs accueillent la toute nouvelle École des Arts et Manufactures, future École Centrale, fondée notamment par Jean-Baptiste Dumas et Alphonse Lavallée. L'hôtel est aujourd'hui le musée Picasso.
La rue n'est pas avare d'autres fantômes illustres. Au n° 8, Madame de Sévigné réside de 1669 à 1671, avant de s'établir à l'hôtel Carnavalet tout proche. Au n° 2, une maison marque l'emplacement où Marion Delorme, la célèbre courtisane de la Fronde, rend son dernier soupir en 1650. Plus tard, au n° 6, habite le dernier lieutenant de police de l'Ancien Régime, guillotiné le 28 avril 1794.
Sous le Second Empire et la Commune, la rue reste un foyer discret d'agitation démocratique : la Bibliothèque des Amis de l'Instruction, pourchassée par le pouvoir impérial, doit déménager plusieurs fois à partir de 1863 ; au n° 5 encore, des militants compromettent avec les « braves radicaux » pour adresser une sommation à Versailles en 1871. Des ouvriers du livre — typographes, lithographes — y habitent et s'y organisent, témoins d'un Marais populaire et combatif que la rue de Thorigny incarne à sa façon.