В начале Клочковской улицы в 1824 году открыли рыбные лавки. Возле современного Бурсацкого моста в 30-х годах XIX века находились кузницы, а за ними каменные торговые бани. Часть Клочковской, прилегающая к Покровскому собору, долгое время оставалась не застроенной, потому что тут было болото, и лишь с 50-х годов XIX века здесь начали появляться жилые дома и различные торговые заведения. На углу Клочковской и бывшего Купеческого спуска (сегодня Соборный спуск) была построена гостиница «Московская».

В 1909 году на улице была проведена трамвайная линия.

В 1924 году на Клочковской начались большие планировочные работы. На месте пустыря, перерезанного глубоким оврагом, устроили Клочковский съезд (теперь спуск Пассионарии), соединивший улицу с нынешней площадью Свободы. Тогда же на улице была продолжена линия трамвая.

После освобождения города от фашистских захватчиков на улице проведены большие восстановительные работы. В 1955 году на склоне Сада Шевченко, выходящего на Клочковскую, сооружена красивая каскадная лестница. В 1959 году была расширена проезжая часть улицы, продолжена трамвайная линия.

Долгое время на Клочковской, 52, находился ботанический сад Харьковского государственного университета имени А. М. Горького, основанный в первом десятилетии 19 века. Позднее ботанический сад был переносен в район Павлова Поля, в Саржин Яр.

Значительные строительные работы были осуществлены на Клочковской в 1971-75 гг. В конце улицы сооружен большой путепровод, по которому прошла объездная дорога вокруг Харькова от Московского до Сумского шоссе. У объездной дороги, на Алексеевке построен автоцентр Волжского автомобильного завода, предназначенный для ремонта и технического обслуживания тринадцати тысяч автомобилей «Жигули» в год.

Открыт красивый кинотеатр «Современник», завершены работы по строительству одного из крупнейших в стране Дворца водного спорта, расположенного на территории стадиона «Спартак». Здание построено по проекту архитектора П. И. Арешкина.

В 1970-х гг. согласно проекту, разработанному институтом Харьковпроект, началась застройка микрорайонов Павловки, занявших значительную территорию вдоль улицы Клочковской.

Особенно значительное жилищное строительство развернулось в северной части улицы в районе Алексеевки. В 1971 — 1975 годах сооружено много жилых зданий, в том числе общежития для ряда институтов и техникумов города.