Название улицы происходит от оборонительного земляного вала, устроенного в 1592—1593 годах при Борисе Годунове. До 1938 года часть современной улицы к северу от Яузы носила назване Садо́вая-Земляно́й Вал, а часть к югу от неё — Садо́вая-Земля́нская. В 1938 году улица была переименована в Чка́ловскую у́лицу в память о Валерии Павловиче Чкалове — советском лётчике, командир экипажа самолёта, совершившего первый беспосадочный перелёт через Северный полюс. В 1952[1] (по другим данным — в 1957[2]) году переименована в у́лицу Чка́лова, а в 1990 году ей возвращено историческое название[3].
После окончания Смуты обе стороны земляного вала были заселены слободами. С внутренней стороны лежали слободы — Казённая (в Казённых переулках), Садовая (улица Воронцово Поле), Иноземная Старопанская, то есть польская (к северу от Яузы), Стрелецкая (за Яузой) и Тетеринская (в одноимённом переулке). С внешней — конюшенная Сыромятная (Верхняя Сыромятническая улица), Иноземная Греческая (за Яузой) и Алексеевская чёрная (б. Алексеевская, ныне улица Александра Солженицына). Казённая, Садовая и Сыромятная слободы обслуживали непосредственно царский двор, Тетеринская слобода подчинялась Каменному приказу.
После перевода столицы в Петербург земли ремесленников перешли во владение сначала купечества, а затем и знати; сказывалось соседство с преуспевающей Немецкой слободой. Между нею и Земляным валом возникли дворцы Румянцевых, Демидовых, Щербатовых. В течение XVIII века собственно земляной вал обветшал и был застроен — в том числе кабаками, принадлежавшими тем же Демидовым и Щербатовым.
В 1812 году большинство построек в окрестностях земляного вала и на самом валу выгорели. По плану реконструкции 1816 года на месте вала в 1820-е годы была проложена просторная улица с тротуарами и садиками вдоль домов. Однако к северу от Яузы садов было немного, а между Яузой и Таганкой улица сужалась так, что для них вовсе не осталось места. В конце XIX века в районе Таганской площади были построены единичные многоэтажные доходные дома, но в целом улица оставалась двухэтажной.
Генплан 1935 года предписывал масштабную реконструкцию Садового кольца, включая тоннель под Таганкой и постройку нового Курского вокзала, но до начала войны были построены лишь единичные «сталинские» здания к северу от Яузы. После войны масштабные планы реконструкции площадей не были реализованы, только к северу от Яузы было продолжено строительство парадных домов по красной линии кольца. Таганский тоннель и Ульяновская эстакада были выстроены только в 1960-е. Современный Земляной Вал, как и всё Садовое кольцо, остаётся смесью построек разных эпох — от двухэтажных домов первой половины XIX века до типовых панельных домов 1970-х гг.
По нечётной стороне
№ 1/4 — жилой дом инженерно-технических работников (1934, архитектор А. А. Кеслер). Строительство дома обозначило новые красные линии перекрёстка со Старой Басманной улицей — всю правую сторону Старой Басманной в соответствии с Генеральным планом реконструкции Москвы планировали снести, а новые дома строить в одну линию с угловым фасадом жилого дома № 1/4[4][5]. В этом доме жили: в 1930—1940-х годах патологоанатом А. И. Абрикосов[6]; в 1934—1953 годах — физик-теоретик, лауреат Нобелевской премии И. Е. Тамм[7]; скрипач Борис Гольдштейн[8];
№ 3/1 — жилой дом (кон. 1940-х — 1950-е, архитектор И. Л. Маркузе)[9];
№ 29, стр. 3 — Вагонное депо Курского вокзала (1906—1909 гг.). В 2018 году отказано в охранном статусе, внесено в Красную книгу Архнадзора (электронный каталог объектов недвижимого культурного наследия Москвы, находящихся под угрозой), номинация — запустение;[21]
№ 39, стр. 2 — жилой дом XVIII века, включает палаты постройки 1680-х годов, принадлежавшие боярину И. П. Матюшкину[9]. Внешний вид дома изменился в 1820-е годы;
№ 61, стр. 2 памятник архитектуры(утраченный) — на месте современного здания находился усадебный флигель в стиле московского ампира 1-й трети XIX века; уничтожен под строительство офисного здания в начале 2000-х годов;
№ 65, стр. 1 — доходный дом 1907 года постройки (часть здания, оставшаяся после сноса основного объёма при расширении Садового кольца в 1950-х годах);
№ 14/16 — жилой дом (1934, архитектор А. А. Кеслер)[4][9]. Во время строительства жилой дом № 14/16 вместе со стоящими напротив домами № 21—23 обозначал пересечение Садового кольца с проектируемой новой Сталинской магистралью, которую планировали пробить сквозь застройку от Покровского бульвара[5]. В доме жили художник Константин Юон (в 1936—1958 годах; мемориальная доска, 1961, автор Е. Ф. Белашова)[24], лётчик Валерий Чкалов (в кв. № 102; мемориальная доска, 1955, скульптор Н. Е. Саркисов)[25], актёр Борис Чирков[26], биолог Иван Шмальгаузен[27], педиатр Г. Н. Сперанский[28], поэт и драматург Самуил Маршак (в кв. № 113; мемориальная доска, 1966, скульптор Ю. Л. Чернов, архитектор Ю. Е. Гальперин)[29], выдающийся скрипач, народный артист СССР Д. Ф. Ойстрах (в 1941—1974 годах; мемориальная доска); композитор, пианист С. С. Прокофьев (в 1936—1941 годах, мемориальная доска); герой Советского Союза генерал-лейтенант С. А. Данилин (в 1938—1976 годах; мемориальная доска); герой Советского Союза генерал-полковник Г. Ф. Байдуков (в 1937—1972 годах; мемориальная доска); герой Советского Союза генерал-лейтенант авиации А. В. Беляков (мемориальная доска); архитектор В. К. Олтаржевский[30], государственный деятель А. И. Ефремов[31]. В этом доме жили и работали художники Кукрыниксы (мемориальная доска). За этим домом, № 9 по Большому Казённому переулку — неоклассическая гимназия постройки (1912, архитектор И. И. Рерберг);
№ 24/30, стр. 1 — жилой дом метростроя. Был начат строительством перед войной по проекту архитектора Архипова; после войны достраивался по проекту Капланского[32].
№ 36 (во дворе) — школьное здание (1890, архитектор В. А. Коссов);
№ 38—40/15 — жилой дом слушателей Академии железнодорожного транспорта, (1938—1940, архитекторы А. Т. Капустина, В. М. Кусаков, художник А. М. Мишурина)[9][33]. Здесь жил учёный в области электроники Д. В. Зернов[34];
№ 42—44 — жилой дом (1953, архитекторы Л. Б. Сегал, Н. А. Виноградов)[9], в основе здания № 44 — надстроенный 5-этажный доходный дом 1911 года;
№ 48А — жилой дом (1934—1953, архитекторы А. Ф. Хряков, З. О. Брод, Н. Г. Безруков[9][10]). В этом доме живут герои книги Надежды Беленькой «Девочки-колдуньи[35]»;
№ 52 /16, стр. 1, 2 — жилой дом (1938—1947, архитекторы С. В. Сергиевский, Гуляев). Здесь жил физик Я. А. Смородинский[36];
№ 66/20 — доходный дом Я. И. Климова — отца советского учёного Владимира Климова (1910—1913, архитектор Э.-Р. К. Нирнзее). По состоянию на конец 2020 года является одним из зданий РАТИ ГИТИС и имеет статус выявленного объекта культурного наследия[37];
№ 76-78 — Театр на Таганке. «Старое» здание театра перестроено из кинематографа «Вулкан» (электротеатра), построенного в 1911 году архитектором Г. А. Гельрихом.
Земляной Вал, 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.— 608с.— (Московская библиотека).— ISBN 5-94282-432-0.
Васильев Н. Ю., Евстратова М. В., Овсянникова Е. Б., Панин О. А.Архитектура авангарда. Вторая половина 1920-х — первая половина 1930-х годов.— М.: С. Э. Гордеев, 2011.— С.147.— 480с.
Московская энциклопедия/С. О. Шмидт.— М.: Издательский центр «Москвоведение», 2007.— Т.I, Лица Москвы.— С.11.— 639с.— 10 000 экз.— ISBN 978-5-903633-01-2.
[https://redbook.archnadzor.ru/read#276 Вагонное депо Курского вокзала
Земляной Вал, 29, стр. 3](неопр.).Красная книга Архнадзора: электронный каталог объектов недвижимого культурного наследия Москвы, находящихся под угрозой.Архнадзор.Дата обращения: 25 сентября 2018.Архивировано 22 сентября 2018 года.