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.

Thomas Baillairgé (1791-1859), né à Québec, appartient à une lignée d'architectes-sculpteurs renommés. Son grand-père, Jean Baillairgé (1726-1805), et surtout son père, François Baillairgé (1759-1830), ont signé les plans de nombreuses églises. C'est auprès de son père que Thomas fait son apprentissage tout en fréquentant le Petit Séminaire de Québec. En collaboration avec l'abbé Jérôme Demers, dont il a été l'élève, Baillairgé conçoit de petites églises paroissiales et d'autres, plus monumentales, comme celle de Saint-Charles-Borromée à Charlesbourg, construite à partir de 1827. L'architecte opère ici la synthèse entre la tradition héritée du Régime français, dont il retient le plan au sol et les hautes tours, et le néoclassicisme, qui s'exprime dans la composition rigoureuse de la façade. Le décor intérieur relève du même esprit, d'où la grande unité stylistique de l'édifice. Baillairgé innove encore avec des églises comme celles de St. Patrick (1831) à Québec. On lui doit aussi, entre autres, le décor de la chapelle de la Congrégation du Séminaire et la façade de la cathédrale de Notre-Dame-de-Québec (1844), que son père et son grand-père avaient reconstruite à la suite de la Conquête. L'édifice du premier parlement (1830), sur l'emplacement actuel du parc Montmorency, compte parmi ses réalisations. Rues Saint-Louis et Sainte-Ursule, notamment, plusieurs maisons privées portent sa signature. L'architecte s'adonne aussi à la peinture et à la musique; pendant longtemps il sera l'accordeur de l'orgue de la cathédrale. Jusqu'à sa retraite, en 1848, il aura dédié toute sa vie à son travail. Il est décédé à Québec. Le nom de Thomas Baillairgé demeure lié à l'architecture religieuse, qu'il a renouvelée en créant un style original : le néoclassicisme québécois. Certains de ses élèves, en particulier son petit-cousin Charles (1826-1906), auront une brillante carrière.

Anciens toponymes
L'avenue Thomas-Baillairgé portait auparavant le nom d'avenue Loyola, attribué le 20 mai 1986 à une section de la 77e Rue Est. L'avenue Loyola tenait son nom d'Ignace de Loyola (1491-1556), fondateur de la Compagnie de Jésus.