Ouverte sur un terrain appartenant aux Hospices, en 1839, sous le nom de «rue de Montyon[1]», elle prend son nom actuel le .
Jean-Paul Sartre y demeure quelque temps à son retour du Havre en 1937, dans une chambre d'hôtel, alors qu'il enseigne au lycée Pasteur à Neuilly. Il fréquente le bar Rosebud situé au no11 bis[réf.nécessaire].
No4: l'industrielle des cosmétiques Helena Rubinstein finance la librairie que son premier mari Edward Titus ouvre au 4 rue Delambre en 1924, qu'il nomme «At the Sign of the black Manikin» et où il crée une maison d'édition. Ami de nombreux écrivains (Ernest Hemingway, James Joyce ou encore Francis Scott Fitzgerald), il les présente à son épouse[2],[3].
No7: en 1929, une fresque ayant pour titre L'Italie, ou La Cueillette des olives, a été réalisée par Élisabeth Faure, avec son amie Marthe Flandrin, dans le préau de l'école des filles, dont l'architecte est Georges Pradelle[5].
No9: immeuble d'ateliers, Art déco, construit sous la conduite de l'architecte Henry Astruc en 1925, avec la participation du peintre verrier Francis Jourdain, notamment pour les vitraux donnant sur la cour, bâtiment propriété d'un certain Monsieur Casaubon[6]. En 1937, le photographe Erwin Blumenfeld y ouvre un studio photo[7]. En décembre 1939, Betty Hoop ouvre un cabaret qui porte son nom[8]; dancing évoqué par Simone de Beauvoir dans Lettres à Sartre[9].
No11 bis: le bar Rosebud est situé à cette adresse. Avant ce bar ouvert dans les années 1960, il y avait le restaurant Chez Jacques.
No13: hôtel Villa Modigliani, dont le parking actuel servit d'atelier au photographe Man Ray, qui logeait au no15 de la même rue[réf.nécessaire]. Adresse de Gens d'images.
No15: grand hôtel des Écoles où, à leur arrivée à Paris, descendent Jules Pascin, en 1905 et Tristan Tzara, en 1921. C'est également dans cet hôtel, devenu l'hôtel Lenox, que séjournent Henry Miller et sa femme, June, de 1928 à 1930. Demeure aussi de Man Ray, chambre 37[réf.nécessaire].
Le futur cardinal Jean-Marie Lustiger (1926-2007) a vécu avec sa famille rue Delambre, avant que l'appartement soit pillé et placé sous scellés[12] pendant l'Occupation.
La rue Delambre est mentionnée par:
Jacques Higelin dans sa chanson Lettre à la p'tite amie de l'ennemi public no1 (1978): «Ça fait trois heures que je glande / Dans ce bar de la rue Delambre»;