La rue Vaneau doit son nom à un épisode sanglant des Trois Glorieuses. Le 29 juillet 1830, un jeune élève de l'École Polytechnique — Vaneau — tombe en dirigeant l'assaut contre la caserne de Babylone, dont le flanc jouxte précisément la rue. Le voisinage de cette caserne rend l'hommage topographique immédiat : la voie, ouverte par ordonnance dès le 19 juillet 1826 entre les rues de Varenne et de Babylone, porte d'abord le nom de rue Vanneau avant que l'arrêté du 10 novembre 1873 ne fixe l'orthographe actuelle. Avant son percement, le terrain portait des appellations éparses et oubliées — rue du Lude, rue de Leude, rue Pochet, petite rue Mademoiselle — témoins d'un tissu faubourien encore morcelé.
C'est pourtant sous la Monarchie de Juillet que la rue connaît son moment le plus chargé d'histoire. Au numéro 22, Arnold Ruge installe en 1843 la rédaction des Annales franco-allemandes, revue philosophique qui ne vivra que le temps d'un numéro double. En face, au 23, il loge Karl Marx et sa famille, d'abord hébergés chez le poète Georg Herwegh ; Friedrich Engels, Pierre-Joseph Proudhon, Michel Bakounine et Wilhelm Weitling gravitent dans ce petit monde. Marx déménage au 38 en 1844 — où naît sa fille aînée, Jenny dite « Jennychen » — avant d'être expulsé vers la Belgique en 1845 sur ordre de François Guizot, lequel, ironie du sort, se réfugiera lui-même au 27 de la même rue lors de la révolution de Février 1848.
Bien avant cette effervescence, le 24 accueillait la légendaire Thérésa Cabarrus, Mme Tallien, de 1799 à 1835 ; bien après, c'est au 1 bis qu'André Gide héberge clandestinement Albert Camus en 1944, et que Gide lui-même s'éteint le 19 février 1951. Entre ces deux dates, la rue a vu passer Ernest Renan (n° 29, 1864-1877), François Mauriac (n° 45, 1909-1915), Antoine de Saint-Exupéry (n° 24, 1931) et le pianiste Robert Casadesus (n° 54, de 1924 à 1972). Au n° 50, une vieille impasse artisanale, avec son atelier de cordonnerie, rappelle que ce faubourg élégant conserva longtemps ses enclaves de métiers manuels.