Ulica Krzemieniecka ma długość 1,6 km. Rozpoczyna się przy ul. Karolewskiej, a kończy przy ul. Konstantynowskiej. Zaliczana jest do kategorii ulic zbiorczych o znaczeniu tranzytowym w skali miasta. Prowadzi ruch o znacznym natężeniu z centrum w kierunku zachodnich dzielnic takich jak Karolew, Retkinia, Złotno i Teofilów oraz w kierunku wylotowym na Konstantynów Łódzki, a na odcinku pomiędzy ul. Retkińską i ul. Konstantynowską dodatkowo ruch w relacji Retkinia – Teofilów.

Historycznie przebieg ul. Krzemienieckiej ściśle związany jest z przebiegiem południowo-zachodniej granicy starej Łodzi. W obecnych warunkach terenowych ten przebieg można opisać następująco: od wschodu granica biegła od obecnej ul. Objazdowej do miejsca, gdzie dawniej było skrzyżowanie ul. Karolewskiej z Krzemieniecką (rejon po zachodniej stronie kładki dla pieszych nad torami tramwajowymi), następnie południową (lewą) stroną obecnej ul. Krzemienieckiej, przy budynku Krzemieniecka 24 przechodziła na prawą stronę i prowadziła ukosem wzdłuż północnej granicy skweru usytuowanego naprzeciwko ul. Retkińskiej, i dalej biegła łukiem przez obecny teren ogrodu zoologicznego do przecięcia z ul. Konstantynowską w rejonie bramy gospodarczej zoo na wprost ul. Zdrowie (na terenie zoo przebieg ten można łatwo odczytać z przebiegu wewnętrznych alejek). W latach 40. XIX w. na częściowo zalesionych gruntach należących do wsi Rekinia położonych na południe od wyżej opisanej granicy powstała kolonia rolnicza Karolew. Wzdłuż granicy biegła polna droga dojazdowa do działek rolnych wytyczonych prostopadle do głównej drogi osady, czyli dzisiejszej ul. Wileńskiej.

W latach 90. XIX w. granicę Łodzi z Karolewem przecięła szosa Karolewska (dzisiejsza ul. Karolewska). Szosa ta dochodziła do obecnej ul. Wileńskiej, która była jej przedłużeniem w kierunku zachodnim. Poprowadzono też nową drogę , która zaczynała się przy ul. Konstantynowskiej i biegła na południowy wschód wzdłuż granicy miasta do miejsca, gdzie kończy się ogród zoologiczny (odcinek ten stał się później częścią ul. Krzemienieckiej w pierwotnym jej przebiegu), następnie odbijała na południe w kierunku Retkinii (była to późniejsza ul. Retkińska) łącząc się z szosą Karolewską (ul. Wileńska). W najdalej wysuniętej na zachód części Karolewa po południowej stronie początkowego odcinka tej drogi Izrael Poznański założył dużą cegielnię, która zajmowała teren należący obecnie do ogrodu zoologicznego i ogrodu botanicznego. W 1893 r. Leo Plihal rozpoczął budowę swojej fabryki przy szosie Karolewskiej tuż za granicą miasta. Od początku XX w. grunty karolewskie ulegały stopniowej parcelacji pod niską zabudowę mieszkalną (powstały wtedy uliczki nazwane później: Kowieńska, Sandomierska, Grodzieńska, Gwiazdowa). Wtedy też dawna droga polna biegnąca skrajem lasu miejskiego od szosy Karolewskiej do drogi Retkińskiej stała się drogą dojazdową do tych ulic. W 1906 r. teren Karolewa przyłączono do Łodzi.

W 1921 r. całej drodze na docinku od Karolewskiej do Konstantynowskiej nadano nazwę Krzemieniecka. Jednak w okresie międzywojennym i w pierwszym dziesięcioleciu po wojnie niewiele się tutaj zmieniło. Pomiędzy ul. Karolewską a Równości (Retkińską) ulicę wybrukowano. Nie pojawiła się tu jednak zwarta zabudowa. Na przełomie lat 20. I 30. pod nr 5 wybudowano szpital PCK. W latach 30. na obszarze lasu miejskiego rozciągającego się wzdłuż całej ulicy po jej północnej stronie rozpoczęto urządzanie parku im. Piłsudskiego, ale oprócz zorganizowania ogrodu zoologicznego oraz częściowo terenu tzw. wystawy periodycznej (po wschodniej stronie terenu szpitala, pod nr 3) nie zdołano do wybuchu wojny w pełni zagospodarować terenu sąsiadującego z ulicą.

W drugiej połowie lat 50. zlikwidowano cegielnię i część jej terenu przeznaczono na powiększonie ogrodu zoologicznego. Na pozostałej części stworzono zalążki przyszłego ogrodu botanicznego. W związku z tym zmienił się przebieg ul. Krzemienieckiej pomiędzy ul. Retkińską i Konstantynowską. Ten nowy odcinek pochłonął wytyczoną w 1936 r. po zachodniej stronie ul. Retkińskiej krótką uliczkę Wybickiego. W 1954 r. na terenie parku przyległym do ulicy na wschód od zoo utworzono projektowany jeszcze latach 30. rezerwat leśny „Polesie Konstantynowskie”. Na początku lat 60. na zachód od dawnej fabryki Plihala (Zakłady tekstylne „Femina”) urządzono ogródki działkowe i wzniesiono cztery bloki mieszkalne dla pracowników. W następnych latach po południowej stronie powstały bloki spółdzielni mieszkaniowej „Polesie”, najpierw czteropiętrowe, później dziesięciopiętrowe wieżowce. Pod koniec lat 60. Skorygowano przebieg ulicy pomiędzy ul. Gwiazdową i Retkińską, a odcinek od Karolewskiej do Retkińskiej uzyskał nawierzchnie asfaltową. Kilka lat później w związku z budową osiedla na Retkinii i koniecznością dostarczania elementów wielkopłytowych z fabryki domów na Teofilowie na dalszym odcinku ulicy nawierzchnię szlakową zastąpiła nawierzchnię asfaltowa. Wkrótce zaczęły kursować tędy autobusy miejskie linii nr 76 z Teofilowa przez Dworzec Kaliski na pl. Barlickiego. W planach perspektywicznych rozwoju przestrzennego miasta z początku lat 70. przewidywano przedłużenie al. Mickiewicza w ciąg ul. Krzemienieckiej i Retkińskiej, dlatego narożnik wschodni na styku tych ulic do lat 90. pozostawał niezabudowany.

W połowie lat 80. przystąpiono do przebudowy układu ulicznego w rejonie dworca Łódź Kaliska zakończonej w 1994 r. oddaniem do użytku al. Bandurskiego. W wyniku tych zmian początkowy odcinek ul. Krzemienieckiej w rejonie ul Karolewskiej uległ częściowej likwidacji i odcięciu od pozostałej części przez nowopowstałą arterię. W 2012 r. jezdnię tego fragmentu ulicy zaadaptowano na parking. W 1998 r. po przebudowie skrzyżowania ul. Krakowskiej z ul. Konstantynowską zmienił się przebieg końcowego odcinka ulicy Krzemienieckiej. W 2009 r. zmodernizowano ulicę pomiędzy al. Bandurskiego i ul. Retkińską i wzdłuż całej Krzemienieckiej wybudowano drogę dla rowerów.