Le nom de cette rue évoque celui de la seigneurie concédée en 1647, par la Compagnie des Cent-Associés, à Jacques Leneuf de La Poterie (1606- après 1685). Leneuf occupe le poste de gouverneur de Trois-Rivières de 1645 à 1662 et celui d'administrateur intérimaire de la Nouvelle-France en 1665. Les premiers habitants de la seigneurie, située sur la rive nord du Saint-Laurent, s'installent vers 1640 à un endroit qu'ils dénomment Port, car il se trouve à l'embouchure d'une rivière (Portneuf) fréquentée par des pêcheurs. Leneuf de La Poterie aurait associé à cette appellation la dernière syllabe de son patronyme, ce qui donnera Port Neuf et, ultérieurement, Portneuf.

Une paroisse est fondée en 1861 sous le vocable de Notre-Dame-de-Portneuf, également attribué à la municipalité de paroisse constituée deux ans après. Le village qui s'en détache par la suite prend le nom de Portneuf lorsqu'il acquiert le statut de ville en 1961. Finalement réunies en 2002, la ville et la municipalité forment la nouvelle ville de Portneuf.

Ancien toponyme
La rue de Portneuf portait initialement le nom d'avenue Portneuf, adopté vers 1964.