Początki ulicy siegają końca XVIII w. kiedy to w rejonie obecnego Muzeum Przyrodniczego wzniesiono z rozkazu Fryderyka Wielkiego Bastion Gwiazdy. Jednak dopiero od 1807 r. po zburzeniu wspomnianych fortyfikacji ulica zaczęła nabierać miejskiego charakteru. Początkowo sięgała tylko do obecnej ul. Świętokrzyskiej, następnie przedłużano ją kolejno do ul. Matejki i do ul. Górnickiego. Dopiero pod koniec XIX w. ulica dotarła do obecnej ul. Piastowskiej. Ostatnie przed wojną budynki wzniesli w latach 20 XX w. Theo Effenberger i Heinrich Lauterbach. Nazwa ulicy pochodziła od wspomnianego juz Bastionu Gwiazdy (Stern => gwiazda).

Zniszczenia wojenne nie ominęły niestety tej ulicy. W kolejnych latach luki w zabudowie były stopniowo uzupełniane przeważnie blokami wątpliwych walorach estetycznych. W latach 60. przebudowano początkowy odcinek ulicy na dwujezdniowy z wydzielonym torowiskiem tramwajowym. Obecnie przeprowadzany jest generalny remont ulicy między ul. Wyszyńskiego i ul. Bujwida. Prace mają się zakończyć w połowie 2006 r.

Uliczka utworzona dopiero w 1889 roku. Przedtem przebiegał tędy rów, tzw. "jeleni", którego odcinek od Odry do ul. Świętokrzyskiej zasypano w latach 60 XIX wieku, a później utworzono tu plac targowy. Tworząc nową ulicę w tym miejscu rajcy miejscy chcieli odciążyć stary most drewniany prowadzący na Ostrów Tumski. Na patrona ulicy wybrali burmistrza Wrocławia, Ferdinanda Friedensburga (1824 - 1891).
W budynku na posesji nr 4, w prywatnym mieszkaniu, funkcjonowała w latach 1913-1914 polska biblioteka; później jej zasoby przeniesiono do miejskiej biblioteki polskiej.
Po zakończeniu walk o Wrocław w 1945 ocalała przy tej ulicy jedynie czteropiętrowa kamienica nr 1. Przez wiele lat po wojnie miejsce to pozostawało zdewastowane, także jezdnia ulicy ulegała postępującej destrukcji, dopiero pod koniec XX wieku okolicę uporządkowano, likwidując jednak ostatecznie połączenie z placem Bema; ulica Mieszka I jest więc już tylko ślepym zaułkiem (tzw. sięgaczem) dostępnym tylko od strony ul. Świętokrzyskiej. Oprócz zachowanej od wojny kamienicy nr 1 przy ul. Mieszka I znajduje się jeszcze tylne wejście na teren domu Sióstr Nazaretanek Mater Dolorosa.