Đây chính là một đoạn của con đường thiên lý cũ, chạy qua địa phận phường Hồng Mai, thuộc tổng Tả Nghiêm (sau đổi ra là tổng Kim Liên), huyện Thọ Xương cũ. Đến đời Tự Đức (1848-1883) phường này mới đổi ra là Bạch Mai để tránh húy (Tự Đức tên là Hồng Nhậm). Phường Bạch Mai gồm sáu giáp: Tô, Hoàng, Nội, Mật, Nhất và Nhị. Dấu vết còn lưu lại của những giáp này là các ngôi đình cổ: đình Tô Hoàng hiện nay ở trong ngõ Tô Hoàng là đình chung của hai giáp Tô và Hoàng. Bốn giáp kia thì có đình Đại (nay là số nhà 198) và đình Đông (số nhà 125). Đình Đại lớn và cổ hơn. Diện mạo hiện nay của ngôi đình là do lần trùng tu năm Minh Mạng thứ 10 (1829). Còn đình Đông thì mới tu sửa vào năm 1917 và là nơi thờ thần Linh Lang, một hoàng tử đời Lý đã có công chống quân Tống.
Nay thuộc các phường Cầu Dền, Bạch Mai, Trương Định của quận Hai Bà Trưng.
Phố Bạch Mai còn có ngồi đền cổ: Quang Minh ở số nhà 295, thờ mẫu Liễu Hạnh. Chùa cổ Liên Phái trong ngõ Chùa Liên có tên là Liên Tông, vì tránh húy Thiệu Trị (Miên Tông) nên đổi ra tên gọi như hiện nay. Chùa được xây dựng từ năm 1726, có nhiều tháp cổ. Chùa Mai Hương ở số nhà 307 cũng là một ngôi chùa cổ từ ngõ Giếng Mứt dời lên vào năm 1891. Chùa Hương Tuyết ở cuối ngõ 205 tuy có trước chùa Mai Hương nhưng mới được xây lại vào năm 1912.
Phố Bạch Mai còn có ngôi nhà số 154 là nhà của ông Nguyễn Phong Sắc, một lãnh tụ của Đảng Cộng sản Đông Dương trong những năm mới thành lập.
