目西路的辟筑始于清朝末年的1908年，闸北市政机构修筑，以此处广东省广州府、肇庆府籍人士公墓的广肇山庄得名广肇路，但是西端仅通至长安路。1963年，天目路、新民路和广肇路统一以浙江省天目山命名，分别改为天目东路、天目中路和天目西路。天目西路北侧有铁路上海站。