Улица получила современное название 25 декабря 1961 года в честь военного лётчика П. Н. Нестерова (1887—1914), основоположника высшего пилотажа (одна из фигур названа «петлёй Нестерова»), погибшего в бою, впервые в мире осуществив воздушный таран немецкого самолёта. Улица была образована из Стре́льнинского (получил название по весьма известному в дореволюционной Москве загородному ресторану «Стрельна») и Большо́го Эльдора́довского (получил название по ресторану «Эльдорадо») переулков[1][2][3][4].
По улице Пилота Нестерова не проходят маршруты наземного общественного транспорта. У юго-западного конца улицы, на Ленинградском проспекте, расположена остановка «Улица Серёгина» автобусов е30, е30к, м1, н1, н12, т65, т70, т86, 105, 356, 403, 412, 905; у середины, на Красноармейской улице, — остановка «Улица Пилота Нестерова» автобуса 110.
↑Пилота Нестерова, улица // Имена московских улиц. Топонимический словарь / Р. А. Агеева, Г. П. Бондарук, Е. М. Поспелов и др.; авт. предисл. Е. М. Поспелов. — М.: ОГИ, 2007. — 608 с. — (Московская библиотека). — ISBN 5-94282-432-0.
↑Эльдорадовский переулок // Имена московских улиц. Топонимический словарь / Р. А. Агеева, Г. П. Бондарук, Е. М. Поспелов и др.; авт. предисл. Е. М. Поспелов. — М.: ОГИ, 2007. — 608 с. — (Московская библиотека). — ISBN 5-94282-432-0.
↑Памятники архитектуры Москвы. Архитектура Москвы 1933—1941 гг. / Автор-сост. Н. Н. Броновицкая. — М.: Искусство—XXI век, 2015. — С. 58. — 320 с. — 250 экз. — ISBN 978-5-98051-121-0.