Główna i jedna z najstarszych ulic Przedmieścia Oławskiego prowadząca w kierunku Oławy i Małopolski. Odcinek zachodni, od murów miejskich do ul. Pułaskiego, funkcjonował jako główna droga osady tkaczy walońskich. Przy nim znajdowały się wzmiankowane od połowy XIII w. kościoły św. Maurycego oraz św. Łazarza wraz z szpitalem dla trędowatych. Odcinek wschodni od ul. Pułaskiego do ul. Krakowskiej został zabudowany do końca XVIII w. m.in. klasztorem Bonifratrów (1714-1734), Biały Folwark z pałacem biskupim (1735 r.) w rejonie pl. Zgody czy młyn przy Żabiej Ścieżce. Początkowo ulica nie miała jednej nazwy na całej swej długości i tak odcinek zachodni nazywano Wallgasse, zaś odcinek wschodni Weingasse. Dopiero po włączeniu Przedmieścia Oławskiego od Wrocławia (1808 r.) połączono obie drogi nadając im jedną nazwę Klosterstr. (ul. Klasztorna) wywodzącą się od klasztoru Bonifratrów. Wtedy też rozpoczęło się przeobrażanie zabudowy. Zaczęły powstawać kamienice czynszowe (najstarsza nr 73 wg proj. z 1866 r.) oraz liczne zakłady przemysłowe głównie wzdłuż brzegów Oławy. Były to przede wszystkim drukarnie perkalu nr pod nr 66, od 1834 r. odlewnia żelaza i fabryka maszyn; pod nr 72-74 założona w 1809 r. przędzalnia bawełny Augusta Carla Mildego (jego grób znajduje się w kościele św. Maurycego), późniejszy zakład oczyszczania miasta czy wytwórnia wódek Carla Schirdewana pod nr 102-104. Na większości podwórek, w oficynach znajdowały się małe zakłady m.in. fabryka majonezu pod nr 45, fabryka konserw Manna pod nr 43 czy zakład transportowy pod nr 97. W 1852 r. w miejscu gospody Pod Austriackim Cesarzem wzniesiono ewangelicki szpital \"Bethanien\". Kompleks składający się z 10 budynków wraz z gmachem głównym wzniesionym w latach 1913-16 wg proj. Theodora Grunerta i firmy budowlanej Simon&Halfpaap.

W czasie wojny zniszczona została większość zabudowy od Podwala do ul. Pułaskiego. Część budynków w rejonie pl. Wróblewskiego rozebrano kilka lat po wojnie. W latach 90. uzupełniono plombami luki w zabudowie między ul. Prądzyńskiego i ul. Krakowską. Po powodzi 1997 r. wyburzono kilka kamienic w końcowym biegu ulicy lecz także przeprowadzono gruntowny remont drogi (lata 1998-1999). Do 5 listopada 1945 r. ulica nosiła nazwę Klasztornej, wtedy zmieniono ją na ul. gen. Romualda Traugutta (1826-1864), dyktatora w powstaniu styczniowym.

Bieg obecnej ul. Podwale wyznaczył przebieg murów miejskich i znajdującej się przy nich zewnetrznej fosy miejskiej. Niezabudowana droga nabrała miejskiego charakteru dopiero po wyburzeniu fortyfikacji w 1807 r. Po rozparcelowaniu w 1813 r. na 26 działek nowa ulica otrzymała nazwę Am Stadtgraben (Przy Fosie Miejskiej). Istnienie dużych parcel, które w następnych latach dzielono na mniejsze, pociągało za sobą ciągłe zmiany numeracji. Aby usprawnić te działania w 1847 r. zdecydowano się na podzielenie ulicy na trzy odcinki i nadanie im osobnych nazw (wywodzących się od przedmieść, przez które przechodziły):

- odcinek od ul. Sikorskiego do pl. Orląt Lwowskich nazwano Nikolai Stadtgraben (Podwale Mikołajskie);
- od pl. Orląt Lwowskich do ul. Dworcowej - Schweidnitzer Stadtgraben (Podwale Świdnickie);
- od ul. Dworcowej do al. Słowackiego - Ohlauer Stadtgraben (Podwale Oławskie);

W dwa lata po podziale ulicy zamontowano na niej oświetlenie gazowe. Do połowy lat 40. XIX w. wzdłuź ulicy ciągnęły się głównie ogrody, które z czasem zaczęły zastępować okazałe gmachy użyteczności publicznej i budynki mieszkalne. W latach 1828-1834 między ul. Sądową i pl. Orląt Lwowskich wznisiono Koszary Kirasjerów (później Grenadierów), a w latach 1845-1852 na sąsiedniej działce powstał okazały gmach sądu. W następnych latach powstały: Synagona Na Wygonie (1866-70), dom handlowy Martina Schneidera (ob. Podwale), gmach Prezydium Policji (1925-27), monumentalny dom towarowy Wertheim (AWAG, po wojnie PDT) czy willa rodziny Haase pod nr 76 (później siedziba śląskiego oddziału HJ).

W czasie wojny najbardziej ucierpiał południowy odcinej ulicy między ul Czystą i ul. Kołłątaja, a także rejon ul. Traugutta i pl. 1-go Maja. Po wojnie ulica także była podzielona na trzy odcinki, lecz 11 grudnia 1951 r. zdecydowano się na ich połączenie pod jedną nazwą - ul. Podwale.