应元路修建于1952年，得名于“应元宫”和“应元书院”。清朝初年，“平南王”尚可喜麾军南下广东，儿子尚之信就在越秀山麓兴建了“应元宫”。后来，平南王卷入三藩之乱，被清政府平息以后，应元宫则曾先后被辟为佛寺和道观，但后来在第二次鸦片战争中被毁。而“应元书院”，则是同治年间，在三元宫原址上兴建的书院，当时只有举人才能入学。民国时期，在废弃的应元书院处建立了执信中学。执信中学搬迁至现址后，该处改办成为清泉街小学，学校名字源于旁边越王井的清泉之意。清泉街小学于2002停办并将校园归于广州市第二中学初中部。

应元路，全长本为解放北路到越秀山体育场止，20世纪90年代中期向东延长至小北路。

在应元路修建之前，位于马路两边的中山纪念堂和越秀山是连在一起的，游人可在中山纪念堂的背后沿百步梯直达山顶的中山纪念碑。而在应元路建成后，“堂-山-碑”一体的格局被打破，两者自此被视为分开的两个景区。