Pierwotnie nazwę Grabieniec nadano po rozszerzeniu granic Łodzi w 1946 r. drodze o długości 2,4 km prowadzącej przez teren dawnej wsi Grabieniec od ul. Rąbieńskiej na południu do ul. Wersalskiej na północy w położonej po północnej stronie ul Aleksandrowskiej dawnej osadzie Teofilów.

Wieś Grabieniec urządzona została jako kolonia niemiecka ok. 1796 r. , ale droga ta wytyczona została na początku XIX w. po parcelacji części Grabieńca rozciągającej się po wschodniej stronie strumienia Jasieniec, którego źródła znajdowały się na terenie posesji pod obecnym adresem Grabieniec 15 (garaże). Pierwotnie była to wiejska droga, wzdłuż której rozlokowane były w pewnych odstępach od siebie gospodarstwa rolne kolonistów. Odcinek drogi na północ od granicy Grabieńca (mniej więcej od późniejszej szosy Aleksandrowskiej) biegł zachodnim skrajem należącego do wsi Kały zalesionego terenu, na którym w połowie XIX w. wytyczono osadę Teofilów. Droga ta prowadziła do dworu w Kałach.

Na początku XX w. rozpoczęła się parcelacja części gruntów Grabieńca po zachodniej stronie drogi (późniejsze ulice: Rojna, Mączna, Sałatowa, Parcelacyjna) oraz gruntów Teofilowa pod podmiejską zabudowę mieszkalną. Przed II wojną światową droga-ulica nosiła nazwę Poprzeczna, a w 1946 r. po włączeniu do Łodzi przemianowana została na Grabieniec.

Na przełomie lat 50. i 60. XX w. swoją skromną siedzibę klasztorną (wg projektu dwurodzinnego budynku mieszkalnego typu bliźniaczego) wzniosło tu Zgromadzenie Ojców Pasjonistów (obecny adres: al. Pasjonistów 23). W I połowie lat 60. na południe od ul. Aleksandrowskiej rozpoczęła się budowa osiedla mieszkaniowego Teofilów. W 1971 r. w związku z budową dzielnicy przemysłowej i wytyczeniem ul. Kaczeńcowej odcinek za ul. Aleksandrowską zlikwidowano. Jednocześnie po wybudowaniu bloków osiedla Teofilów B wytyczono nową ulicę pomiędzy ul. Traktorową a starym Grabieńcem (czyli obecną ul. Grabieniec), której jako przedłużeniu pozostałego odcinka starej drogi nadano tę samą nazwę. W 1972 r. powstała parafia Matki Boskiej Bolesnej i przy klasztorze o.o. Pasjonistów rozpoczęto budowę kościoła (wtedy jedynego na terenie 70-tysięcznego osiedla).

W 1992 r. odcinek ulicy pomiędzy ul. Lnianą i Judyma przemianowano na al. Pasjonistów, a odcinek drogi na południe od ul Judyma nazwano ul. Cedry. Nazwa Grabieniec pozostała tylko przy części ulicy pochodzącej z okresu budowy osiedla Teofilów. W 2013 r. ulicę wyremontowano wymieniając dotychczasową, a istniejącą od początku, nawierzchnię z betonowej trylinki na nawierzchnię asfaltową. Nazwę Grabieniec rozciągnięto też na przyporządkowany dotychczas ulicy Lnianej odcinek na wschód od skrzyżowania z ul. Kaczeńcową. Obecna ul. Grabieniec niewiele ma wspólnego z dawną ulicą o tej nazwie. Jedynym istniejącym tu budynkiem wzniesionym jeszcze przy starym Grabieńcu jest budynek dawnej automatycznej centrali telefonicznej "Teofilów" pod adresem Grabieniec 13.