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. Il rappelle le souvenir d'une éminente famille, propriétaire de plusieurs seigneuries dont celles de Gaudarville et de Maur, où Cap-Rouge va se développer. Fils de Nicolas Juchereau (vers 1627-1692), seigneur de Beauport, et petit-fils de Jean Juchereau de Maur (1592-1672), Ignace Juchereau (1658-1715) est le premier de cette famille à adopter le nom de Duchesnay, placé à la suite de son patronyme. Par son mariage à Marie-Catherine Peuvret, il hérite d'une partie de la seigneurie de Gaudarville en 1697. Au nombre de ses descendants et héritiers figure Antoine Juchereau Duchesnay (1740-1806), qui fait construire sur son domaine le premier moulin banal de même qu'un pont pour que les censitaires puissent s'y rendre plus facilement. Michel-Louis Juchereau Duchesnay (1785-1838), qui s'illustre lors de la bataille de Châteauguay en 1813, devient seigneur de Gaudarville et de Fossambault en 1806. Son fils aîné, Édouard-Louis-Antoine-Charles Juchereau Duchesnay (1809-1886), militaire de carrière et homme politique, hérite de la propriété en 1838. Aux alentours de 1854, il procède au lotissement de son domaine de Gaudarville et ouvre les premières rues dans la côte de Cap-Rouge et en bordure du chemin qui mène au moulin. En 1858, il fait don des terrains sur lesquels seront érigés la chapelle et le presbytère, en 1859 et 1862 respectivement. C'est ainsi que prend forme le noyau villageois de Cap-Rouge.

Ancien toponyme
La rue Juchereau-Duchesnay portait à l'origine le nom de rue Duchesnay, adopté vers 1967, en l'honneur de la famille Juchereau Duchesnay.