Длина Каменоостровского проспекта более трех с половиной километров. Начинается проспект с Троицкого моста, а заканчивается у Ушаковского моста, и проходит он через Большую Неву. Образование такой городской магистрали происходило поэтапно. Изначально, на месте проспекта было несколько отдельных улиц. Первый отрезок магистрали проложен еще в тысяча семьсот двенадцатом году, когда построили дорогу от Оружейного двора к Троицкой площади. В те времена там жил старший подрядчик – Семен Крюков, чьим именем и был назван канал.
В начале двадцатых годов восемнадцатого века возле большой оружейной улицы открыли первое в Питере среднее учебное заведение при участии архиерея Феофана Прокоповича, сподвижника Петра Великого. Одновременно с открытием учебного заведения на территории Каменоостровского проспекта началась застройка дачами. А в середине восемнадцатого века Ружейная улица сменила название на Монетческую улицу. Но уже в конце восемнадцатого улица удлиняется и ей, вновь возвращают название – Ружейная. Чуть позже улицу разделяют на две: Языкова, которая длилась от современной улицы Льва Толстого и до реки Карповки, а вторая сохранила старое название, длилась ото Льва Толстого до современного Кронверкского проспекта.
В начале девятнадцатого века, каменный остров стал очень привлекательным для застройки особняками и загородными дачами для влиятельных людей и аристократии Петербурга. Теперь же дорога была продлена до каменного острова и замостили ее булыжником, были сделаны сливы и тротуары. Уже в тысяча восемьсот двадцать втором году эта часть дороги была переименована в Каменностровским проспектом. В тридцатых годах по плану были предусмотрено строительство площадей: Современные Австрийская и Льва толстого площади. В середине девятнадцатого века на Каменноостровском проспекте размещался знаменитый Царскосельский лицей.
Во второй половине девятнадцатого века шли масштабные работы, в результате которых были проведены водопровод, канализация, а также рельсы. Был построен первый двухэтажный особняк в стиле модерн, после чего началась бурная стройка домой в таком же стиле, из-за чего проспект сравнивали с Елисейскими Полями Парижа.
С открытием Троицкого моста вначале двадцатого земля на Каменноостровском проспекте стала престижной, и поэтому тут селились многие знаменитости и аристократия тех времен.
Во времена советской власти проспекту было дано названия улицы Красных Зорь, а тысяча девятьсот тридцать четвертом он был снова переименован в Кирова, а в начале девяностых вернули историческое название.