Название переулка происходит от устаревшего названия скатерти — столешник, изготовлением которых занимались жившие здесь с XVII века ткачи.

С 1886 по 1935 годы в доме № 9, стр. 1 доходном доме Карзинкина (1874), в квартире № 10 жил писатель, знаменитый автор «Москва и москвичи» Владимир Гиляровский. С 2003 года здесь находится музейно-выставочный центр В. А. Гиляровского.

Именно здесь в 1886—1935 годах жил писатель В.А.Гиляровский и писал о переулке: Столешников переулок! В нем, как в капле воды солнышко, отражается вся жизнь города…. Потомки писателя живут здесь же, в Столешниковом переулке, а на знаменитом доме установлена мемориальная доска знаменитому дяде Гиляю.

В доме № 10/18, стр. 3, построенному после пожара 1812 года, и принадлежавшем до начала XX века семье подпоручика Александра Степановича Ладыженского, работал нотный магазин Юргенсона, который посещали Чайковский, Рубинштейн, Рихард Вагнер.