La voie est créée par l’État en 1866, lors du raccordement des chemins de fer d'Auteuil et de Ceinture par décret ministériel du sous le nom de « chemin latéral au chemin de fer de Ceinture[1] ».
Elle prend sa dénomination actuelle par décret du .
La rue est prolongée entre les rues Bessières et de La Jonquière sous le nom provisoire de « voie AO/17 » avant de prendre le nom de « rue Fragonard » par arrêté municipal du .