由沈阳北站始发，经沈阳北站公交枢纽（西区）、友好街、北站二路、迎宾街、北站路、青年北大街、哈尔滨路、南京北街、中山广场、南京北街、南京南街、南二马路、民主广场、太原南街、南五马路、南五马路公铁桥、建设东路、云峰南街、南六东路、南六中路、保工南街、南七西路、富工四街、建业路、重工南街、长客西站公交枢纽至长客西站公交枢纽终点。

沈阳公交264路线路走向图：

现役车型：DD6129PHEV1N（黄海客车·空调款）

现役车型：DD6120CHEV2N（黄海客车·空调款）

现役车型：TEG6105BEV22（中国中车·新巴客）

现役车型：WK6101UREV2（华晨客车·纯电动）

1991年7月25日，沈阳公交264路（原沈阳公交604路）开通。线路为“长客西站←→沈阳北站”。604路是公交联营线路。

1995年10月18日，沈阳客运集团成立。604路隶属于沈阳客运集团公共交通联营分公司。

1996年11月1日，264路（原604路）更换车型为SKC6971。

1999年，264路（原604路）隶属公司由沈阳客运集团公共交通联营分公司更改为沈阳客运集团黄河公共汽车分公司。

2001年，264路（原604路）隶属公司由沈阳客运集团黄河公共汽车分公司更改为沈阳客运集团沈海公共汽车分公司。

2002年，264路（原604路）因抢客赚钱、野蛮驾驶、野蛮服务、压车压速、先压后追等现象屡见不鲜，乘客乘车没有安全感，市民反应比较强烈。故停运整顿一段时间。并计划改路号为264路。

2004年8月11日起，604路正式更改路号为264路，并更换为黄海新型客车。沈阳市客运集团沈鑫巴士公司已经于近日成功对604路进行收购，沈鑫公司已经在所有新车上贴上“原604路”的字样，以使乘客们渐渐适应新路号。 乘客们将看到264路崭新的黄海客车，型号为DD6105S01，后置柴油车，车体宽大，二级踏步，更适合乘客上下车。

2004年10月11日起，264路新增加“沈医二院”和“中山公园”两站。“沈医二院”车站位于市府大路与南京街路口南100米，与231、232、277（南行）、282（南行）等线路同站位。“中山公园”车站位于南三马路与南京街路口两侧，与231、282（北行）等线路同站位。

2005年12月起，264路开往沈阳北站方向在兴工街和南五马路（东）两站间新增加“铁路中学”一站，该站位于大福源超市门前，与134、135、239、297、324、327路同站位，开往长客西站方向的站位不变。

2006年6月起，由于南二马路改为单向通行（由东向西），264路开往沈阳北站方向不再走南二马路，改走民主路、南三马路、南京南街回原线。“太原街（市文化宫）”车站南移至民主路上，与环路同站位。

2007年1月26日，264路开往沈阳北站方向线路原走民主路、南三马路、南京南街，改走民主路、南京南街回原线，同时，增设“体育广场”一站，与115、231、296路同站位。

2008年4月起，264路长客西站首车由6：00调整为5：40，末车由19：00延长至19：45；沈阳北站首车由6：00调整为5：50，末车由20：00延长至20：40。

2008年7月1日-8月31日，264路开通奥运午夜公交，末车临时延长至24：00。

2009年3月，264路更改部分线路走向。开往“沈阳北站”方向：原走南京北街、总站路、阜新二街、哈尔滨路，改走南京北街、哈尔滨路回原线。“总站路”车站由阜新二街改在哈尔滨路上。开往“长客西站”线路走向、站位均不改变。

2009年11月起，264路更改部分线路走向。开往沈阳北站方向，线路原走南五马路、太原南街、民主路，改由南五马路，经同泽南街、民主路回原线。“南五马路”车站改在239路“胜利南大街”车站停靠，“市文化宫”车站改在154路同泽南街“市文化宫”站位。开往长客西站方向的线路和站位不变。

2010年2月，264路开往长客西站方向增设“胜利南大街”车站，与239路同站位。

2010年4月19日，由于长客西站公交枢纽站施工，264路终点改在重工街上原“长客西站”外行站位处（与铁西1线并站），取消“长客西站公交总站”一站。

2010年10月起，264路南五马路附近区域的线路走向有部分更改。由于南五马路/同泽南街路口禁止一些机动车左转，264路开往沈阳北站（外行）方向，原走建设东路、南五马路、同泽南街、民主路，现改走建设东路、胜利南街、南四马路、同泽南街、民主路。原南五马路上的“胜利南大街”车站不再停靠，改在胜利南街上的“南五马路”站停靠（与123路等同站）。由于264路并不是正式改线，故未设立站牌或临时站牌。开往长客西站（内行）方向，线路走向和站位不变。但有的司机可能会走太原南街、南四马路、民族南街、南五马路回原线，对站位无影响。

2011年2月起，264路开往沈阳北站方向，原走建设东路、胜利南街、南四马路、同泽南街、民主路。改走建设东路、胜利南街、南四马路、太原南街、民主路回原线。“南五马路”站位改为正式停靠站。原“市文化宫”车站由同泽南街上移至民主路上的老站点停靠，与环路同站位。

2011年6月，264路配车数由40台减至38台，调至150路2台DD6105S01型车辆。

2011年8月1日起，沈阳60条公交线路末车时间大幅度延时，264路长客西站末车时间由19:45延长至21:35；沈阳北站末车时间由20:40延长至23:00。

2011年11月10日，沈阳北站公交枢纽站的264路等22条线路迁移至北站路南、友好街西、北站一路北的临时公交枢纽站内。264路经北京街、北站路，由北站路出入口进站；发车时由北站一路出口出站，进入友好街，经团结路、迎宾街、北站路、北京街回原线。

2012年5月18日，264路车型由DD6105S01更换为宇通ZK6126HG型新车，线路配车38台。264路更换新车后，原有旧车调至103路、118路车队继续运营。

2012年12月，264路更新部分站牌，部分站名更改。如“南七西路”车站更名为“重工街南七路”，“南十三西路”车站更名为“重工街勋业一路”等。

2013年4月，264路开往沈阳北站方向（外行）“南七路卫工街”车站由原卫工街东侧西移200余米至卫工街西侧设站。

2014年3月18日起，长客西站新建公交枢纽站投入使用，103路、240路、241路、264路、288路等五条公交线路正式进驻长客西站公交枢纽站。264路外行方向由长客西站公交枢纽站发车，经重工南街回原线，增设“长客西站公交枢纽站”一站；内行方向线路不变，终点“长客西站”仍与铁西新区1线同站位。线路由长客西站公交枢纽站始发，经重工南街、南七西路、南七中路、保工南街（内行）、南六中路（内行）、南七东路（南六东路）、云峰南街、建设东路、南五马路、胜利南街（外行）、南四马路（外行）、太原南街、民主路（南二马路）、南京南街、南京北街、总站路、阜新二街（外行）、哈尔滨路（北三经街）、北京街、北站路、迎宾街（内行）、团结路（内行）、友好街（内行）、北站一路（内行），至沈阳北站终点。

2015年10月1日起，因重工街南七西路路口在马路中间设置隔离围挡，264路沈阳北站至长客西站方向，由南七西路，经富工四街、建业路、重工南街回原线，取消重工街南七路共1站，增设富工四街南七西路（临时站）、建业路重工街（284路）共2站；长客西站至沈阳北站方向不变。

2015年12月起，231、264、282、115路“南京街北二马路”车站更名为“沈阳古玩城”。

2016年6月13日起，264路减少7台宇通ZK6126HG型客车，调整至铁西新区1线运营；增加2台宇通ZK6126HG型客车，来源于铁西新区产业一线。调整后，264路配车31台，车型均为宇通ZK6126HG型客车。

2017年，264路部分站名优化。“重工街勋业一路”车站更名为“重工街勋业三路”，“市文化宫”车站更名为“民主路太原街/太原街民主路”。并在内行铁西区中心医院与南六路兴华街两站间增加“兴华街（临时站）”。

2017年12月22日起，264路更换新空调车。264路车型由31台宇通ZK6126HG型更换为28台申龙SLK6119US5N5型LNG天然气动力空调新车，更换新空调车后，按照物价部门批准的新能源公交线路票价执行，票价由投币1元/人次上涨为2元/人次，普通卡刷卡1.8元/人次，学生卡刷卡0.8元/人次，关爱卡（60-69周岁老人）刷卡1元/人次，月票卡、夕阳红卡、爱心卡刷卡均有效（月票卡刷卡扣1次）。

2021年7月27日，沈鑫公司破产，沈鑫旗下所有线路配车全部下线封存，264路由沈阳经纬公司和客运集团抽车支援（经纬巴士配车全部回原线路）。

使用时间：1991年7月至1996年11月

使用车型：暂无信息

使用时间：1996年11月至2004年8月

使用车型：SKC6971

使用时间：2004年8月至2012年5月

使用车型：DD6105S01（黄海客车·非空调款）

使用时间：2012年5月至2017年12月

使用车型：ZK6126HG（宇通客车·非空调款）

使用时间：2017年12月至2021年7月

使用车型：SLK6119US5N5（申龙客车·空调款）