Вулиця виникла на початку 1940-х років під назвою 170-та Нова вулиця, з 1944 року — Путепроводна[1] (пізніше назву українізували на Шляхопровідна).
У 1950-х роках під час забудови масиву Відрадний виникло її продовження — Відрадна вулиця (назва з 1959 року[2]). У серпні 1963 року вулиці об'єднані під єдиною назвою — Відрадна[3]. Сучасна назва на честь героїчних захисників Севастополя — з жовтня 1963 року[4].
1981 року вулиця була розділена, частина її (від проспекту Комарова до залізниці) отримала назву Відрадна[5]. У 1982 році Відрадну вулицю вчергове було приєднано до вулиці Героїв Севастополя.[6]
У 2024 році вулицю знову було розділено на дві частини. Бульварна частина зберегла назву Героїв Севастополя, а решта перейменована на Академіка Шалімова на честь академіка Олександра Шалімова[7].