Ce toponyme a été adopté dans le cadre de l'harmonisation des noms de rues, rendue nécessaire par le regroupement municipal du 1er janvier 2002. L'anse du Cap Rouge, qui avoisine cette rue, s'étend à l'embouchure de la rivière du Cap Rouge, à la limite ouest de la colline de Québec. Dans la première moitié du 19e siècle, au moment où le commerce du bois est florissant, on y trouve des installations pouvant accueillir des navires marchands et des trains de bois. Trois sociétés se partagent alors les lieux, chacune ayant délimité sa propre anse par des jetées : d'est en ouest, M. I. Wilson occupe l'anse Dalhousie, la Cap Rouge Pier and Wharf Company, l'anse de Cap Rouge comme telle, et la J. Bell Forsyth and Company, l'anse Alexandria. Jusqu'au début des années 1980, on peut apercevoir à marée basse les vestiges d'une longue jetée de pierre. L'anse abrite aujourd'hui les installations du parc Nautique.

Ancien toponyme
La rue de l'Anse-du-Cap-Rouge portait auparavant le nom de rue de l'Anse, adopté vers 1968.