西溪路因沿西溪行而得名。《西湖志》卷四：“西溪，在西湖北山之阴，由宝石山背陆行，绕秦亭山，沿山十八里为宋时辇路，抵留下。”又谓“水道由松木场入古荡，溪流浅窄，不容巨舟，自古荡而西并称西溪。”南宋《咸淳临安志·西湖图》作西溪路口。民国元年（1912）始筑汽车路，路通安徽，初名杭徽路。1981年拓宽路面，市区路段改称西溪路。

西溪路傍山沿河，颇得野趣。北段大方井天主教司铎公墓有市级文保单位卫匡国墓。2004年西溪湿地公园建成后，西溪路成为串联西湖西溪两颗明珠的金线。