Название Космодамианская набережная берет начало в 17 веке по названию церкви святых Косьмы и Дамиана, что в Нижних Садовниках. Это деревянный храм, который был построен в 1657 году, а в 1932 году снесен. В настоящее время на его месте располагается жилой дом.
В 1935 году три набережные: Комиссариатскую, Космодамианскую,и Краснохолмскую, объединили в одну, которую назвали набережной Максима Горького в честь писателя А. М. Горького. Спустя три года, по завершению строительства Большого Краснохолмского моста был засыпан канал, отделявший Красные Холмы от острова между Москвой-рекой и каналом. При возвращении исторического названия в 1994 году учитывалось, что Космодамианская набережная — наиболее старое из трёх названий.
Современная застройка набережной сложилась в конце 1940-х и 1950-х годах. Сквозной проезд на юг, к Дербенёвской набережной, набережная получила только в 1965 году c постройкой Шлюзового моста. В 1990-х годах началась реконструкция промышленной зоны Красных Холмов. В южной части острова возник крупный бизнес-центр, включающий в себя Московский международный дом музыки.
