Улица появилась не ранее 1788 года (точное время формирования неизвестно). До революции 1917 года улица носила название "3-я Ключевская". Всего Ключевских улиц было девять, все они заканчивались у торфяного болота, близ которого, возможно, находились ключи, используемые местными жителями. В 1921 году улица получила название "Лассаля", в 1960-х годах переименована в улицу Ермакова в честь Петра Захаровича Ермакова — большевика, организатора боевой дружины верх-исетских рабочих в 1905 году и одного из организаторов Красной гвардии на Урале. Однако более известен Ермаков как убийца царской семьи Романовых. В 1990-х годах из-за неоднозначного восприятия личности Ермакова улица его имени была переименована в Ключевскую.