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 a été proposé par des citoyens et des citoyennes de l'arrondissement.

Odilon Gauthier (1892-1980), né à Saint-Raymond de Portneuf, est curé de la paroisse de Saint-Charles-Borromée de Charlesbourg de 1951 à 1968. Entre 1918 et 1932, l'abbé Gauthier œuvre au Séminaire de Québec, d'abord à la procure puis comme professeur. Il est ensuite aumônier à l'Institut Saint-Jean-Bosco de Sainte-Foy puis curé de Saint-Laurent-de-l'Île-d'Orléans. C'est donc un homme rompu aux tâches administratives autant qu'aux affaires de l'Église qui prend la direction de la paroisse de Saint-Charles-Borromée en 1951. Le curé Gauthier ne tarde pas à manifester son esprit d'entreprise. Après avoir fait rénover et agrandir le presbytère, il lance un projet de restauration de l'église, mis en œuvre en 1960. La formation des jeunes à travers l'œuvre du patro lui tient aussi à cœur. Depuis sa fondation en 1948, par les religieux de Saint-Vincent-de-Paul, le patro loge dans une grange du secteur de Gros-Pin. Le curé fait donc appel à la solidarité des paroissiens pour construire un édifice dans lequel l'organisme pourra se développer. Ses efforts seront récompensés : dès 1953, le patro Notre-Dame de Charlesbourg emménage dans de nouveaux locaux. En 1967, un an avant le départ du pasteur, la paroisse cède le patro, qui devient un organisme civil. Le curé Gauthier est décédé à Loretteville, aujourd'hui dans l'arrondissement de La Haute-Saint-Charles.

Ancien toponyme
La place Odilon-Gauthier portait à l'origine le nom de place du Châtelet, adopté le 10 septembre 1962.

Le Châtelet est une commune du département du Cher, dans le centre de la France. La ville naît au Moyen Âge avec la construction d'un château fort, à l'origine de sa dénomination. Au 12e siècle, la forteresse appartient à la puissante maison des Déols, fidèle au roi d'Angleterre. Prise en 1187 par Philippe Auguste, roi de France, elle est pillée pendant la guerre de Cent Ans (1337-1453) qui oppose les deux royaumes. Au 17e siècle, Le Châtelet devient une possession de la maison de Condé. Lorsque Louis II de Condé, dit le Grand Condé, seigneur du Châtelet, se soulève contre Louis XIV, le roi réplique en y envoyant des troupes. La forteresse tombe au bout de quelques jours et est aussitôt démantelée. Il n'en subsiste aujourd'hui que les vestiges d'un mur d'enceinte datant des 11e et 13e siècles.